分子識別能を有する二酸化チタン複合体
二醗化チタン微粒子表面が親水性高分子により修飾され、該親水性高分子のカルボキシル基と二酸化チタンはエステル結合で結合しているとともに、前記親水性高分子のカルボキシル残基に目的分子に対して特異的な結合能を有する分子を固定化して、分子識別能を有する二酸化チタン複合体を得る。この二酸化チタン複合体は、分子識別能によって内分泌撹乱物質、病因分子、ガン細胞等と特異的に結合し、かつ光触媒作用によりそれらを分解可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、内分泌撹乱物質、あるいは病因分子やガン細胞などに対して特異的な結合能を有する分子を固定化し、紫外線の照射などによってこれらの物質、分子、細胞の分解作用を示す、分子識別能を有する二酸化チタン複合体に関する。
【背景技術】
近年、内分泌撹乱物質の分子識別能を有するＤＮＡなどの生体分子を支持体上に固定化し、それにより選択的結合性を付与した材料が環境浄化材として提案されている（例えば、特開２００１−８１０９８号公報参照）。また、アナターゼ型二酸化チタンには光触媒作用があり、その強い酸化力により微生物、汚れ、悪臭物質等の有機物を分解することが知られている。特に、内分泌撹乱物質のような難分解性の物質に対しても強力な分解作用を示すことから、環境浄化に有効であると期待されている（例えば、Ｙ．Ｏｈｋｏら：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，３５，２３６５−２３６８（２００１）参照）。さらに、現在では二酸化チタンと活性炭やゼオライトなどの無機吸着剤を複合化することにより、二酸化チタンの分解効率を高めるような工夫がなされている（例えば特開平０１−１８９３２２号公報参照）。二酸化チタンの表面処理においても、パラジウムなどの還元反応促進触媒金属を二酸化チタン等の光触媒表面に析出させることで、光触媒の酸化、還元反応を促進することが考案されている（例えば、特開昭６０−１４９４０号公報参照）。
しかしながら、ＤＮＡ等による内分泌攪乱物質の選択的結合材料については、結合させた内分泌攪乱物質等の確実な除去や分解手段が無く、かつ吸着飽和の問題から浄化能力にも限界がある。また、前記の二酸化チタンの光触媒としての能力を高めようとする考案についても、特定物質の結合や分解を指向していない。したがって、例えば内分泌攪乱物質のみと選択的に結合し分解することは不可能であった。このように環境浄化の分野では、目的の物質のみを識別して選択的に結合し、これを光触媒の強い酸化力によって分解する、すなわち二酸化チタンによる「分子識別能と光触媒能との組合せ」技術は知られていない。
一方、近年医療分野における新しい薬剤投与形態として、体内または体表面で薬剤が経時的に徐放されるように設計されたシステム（ドラッグデリバリーシステム：ＤＤＳ）が注目されている。これは、既存医薬品の薬効を最大限に高めると共に、その副作用を最小限に制御しようとするものである。ＤＤＳにおける薬剤の担体としては、非分解性高分子やアミノ酸ポリマー（例えば、特開平０９−２５５５９０号公報）、リポソーム（例えば、特開２００３−２２６６３８号公報参照）、およびタンパク質中空ナノ粒子（例えば、特開２００３−２８６１９８号公報参照）等が盛んに研究されている。ＤＤＳの概念をさらに進展させたものに、標的指向（ターゲティング）ＤＤＳがある。これは薬剤を必要な部位に、必要な量を、必要な時間に送り込むシステムであり、最終的には病巣を確実に狙い撃ちするミサイルドラッグ（ミサイル療法）を目標としている。
ミサイルドラッグの場合、ＤＤＳ担体にリガンドを担持させ、標的細胞表面に存在する受容体に特異的に認識・結合させることによりターゲティングを行う。このような能動的ターゲティングの標的となる受容体に対応するリガンドとしては、抗原、抗体、ペプチド、糖脂質や糖タンパク質などが挙げられる。これらの中で、糖脂質や糖タンパク質の糖鎖は細胞の増殖や分化、組織の発生や形態形成、生体防御や受精機構、あるいはガン化とその転移等の細胞間コミュニケーションにおける情報分子として重要な役割を果たしていることが近年明らかになりつつある（例えば、Ｎ．Ｙａｍａｚａｋｉら：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｕｇ Ｄｅｒｉｖｅｒｙ Ｒｅｖｉｅｗ，４３，２２５−２４４（２０００）参照）。
このようなＤＤＳに、強い光触媒分解能を有する二酸化チタンを応用しようとする試みがなされている（Ｎ．Ｙａｍａｚａｋｉら：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｕｇ Ｄｅｒｉｖｅｒｙ Ｒｅｖｉｅｗ，４３，２２５−２４４（２０００）、特開２００２−３１６９５０号公報、Ｒ．Ｃａｉら：Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，５２，２３４６−２３４８（１９９２）参照）。これは、標的とするガン細胞に二酸化チタンを担持した金などの金属粒子を撃ち込んで取り込ませた後、紫外線等の光を照射してガン細胞を死滅させようとするものである。二酸化チタンは、大気中や溶液中でも極めて安定な物質であり、かつ（遮光された）動物体内では毒性もなく安全なことが知られている。しかも、二酸化チタンの活性化を光のオン・オフで制御することが可能なため、ガン治療に向けてのＤＤＳへの応用が期待される。
しかしながら、二酸化チタンの等電点はｐＨ６前後であり、中性付近の生理的条件下では二酸化チタン粒子が凝集してしまう問題点がある。このため、二酸化チタン自体を直接血管内に投与したり、そのままでＤＤＳの担体として用いることは不可能であった。また二酸化チタン表面に、前記リガンド等の選択的結合能を有する分子を固定化する技術も知られておらず、二酸化チタンのＤＤＳとしての実用化は現状では困難な状況にある。すなわち、医療分野においても二酸化チタンによる「分子識別能と光触媒能との組合せ」技術は、上記問題点のために未だ開発されていない。
【発明の開示】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行い、二酸化チタン微粒子表面を親水性高分子で修飾した後、さらに目的分子に対して特異的な結合能を有する分子を固定化した二酸化チタン複合体が、分子識別能と光触媒能を両立できることを見い出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体は、二酸化チタン微粒子表面が親水性高分子により修飾され、該親水性高分子のカルボキシル基と二酸化チタンはエステル結合で結合しているとともに、前記親水性高分子のカルボキシル残基に目的分子に対して特異的な結合能を有する分子を固定化したものである。この方法により、光触媒作用を有する二酸化チタン粒子に、抗体などの特異的結合能を有する分子を導入することが可能となり、分子識別能を有する二酸化チタン複合体を製造することができる。
結果として得られた分子識別能を有する二酸化チタン複合体は、内分泌撹乱物質、病因分子、ガン細胞等に対する分子識別能を有し、かつ光触媒作用によりこれら物質の分解反応を示す、分子識別能を有する二酸化チタン複合体を提供する。本複合体は、水または水溶液中で目的とする分子を特異的に識別捕捉し、紫外線照射などによりこれを強力に分解する能力を有する。特に、本複合体が有する水系溶媒中で使用できる、目的分子を正確に識別捕捉できる、かつ強力な光触媒能を示す等の特性は、例えば水系の内分泌攪乱物質を始めとする有害物質の分解処理、あるいは特定の病因分子やガン細胞の破壊などの医療分野への応用に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を示す模式図である。
図２は、本発明の抗α−フェトプロテイン抗体固定化二酸化チタン複合体による、抗原（α−フェトプロテイン）の分解活性を示す図である。抗原の分解活性は、吸光度の減少として表示されている。
図３は、本発明の抗ヒト血清アルブミン抗体固定化二酸化チタン複合体と抗原（ヒト血清アルブミン）との結合性を、表面プラズモン共鳴法で評価した結果を示す図である。対照として、ストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体を用いた。
図４は、本発明の抗ヒト血清アルブミン抗体固定化二酸化チタン複合体による、抗原（ヒト血清アルブミン）の分解活性の結果を示す図である。抗原の分解活性は、分解に伴う抗原の抗体との結合量の低下（表面プラズモン共鳴法で測定）から算出した分解率（％）で表示されている。対照として、ストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体を用いた。
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を示す模式図である。すなわち、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体は、二酸化チタン微粒子１と、カルボキシル基を複数有する親水性高分子２をジメチルホルムアミドに分散させて９０〜１８０℃で１〜１２時間水熱反応を行って両者をエステル結合で結合させた後、親水性高分子２のカルボキシル残基に目的分子に対して特異的な結合能を有する分子３を固定化させたものである。ここで、二酸化チタンと親水性高分子とがエステル結合するのは、粒子表面の酸化チタンが反応系中の水に水和されてその表面に水酸基が生成し、その水酸基と親水性高分子のカルボキシル基とが反応してエステル結合を形成することによるものである。エステル結合の確認方法としては種々の分析方法が適用できるが、例えば赤外分光法によりエステル結合の吸収帯である１７００〜１８００ｃｍ−１付近の赤外吸収の有無で確認することが可能である。また、特異的な結合能を有する分子３の固定化には、主にこの分子３が有するアミノ基が用いられる。また、アミノ基の無い分子であっても適切な修飾方法によりアミノ基を導入することは可能であり、あるいはアミノ基以外のカルボキシル基と反応性のある所望の官能基や架橋を導入することも可能である。
本発明で用いる二酸化チタン微粒子１としては、凝集性の問題や癌治療用として体内への適用の場合など、その使用形態の自由度の観点から分散粒経が２〜２００ｎｍであることが望ましい。さらに、本発明で用いる二酸化チタンとしては、アナターゼ型およびルチル型のいずれも好適に使用可能である。これは、結晶系の異なる二酸化チタンであってもその化学的性質はほぼ同一であり、いずれの結晶系であっても水溶性高分子による修飾、および特異的な結合能を有する分子を固定化することが可能であるためである。例えば、ガン細胞を破壊するためには光触媒活性の強いアナターゼ型を選択するなど、用途に応じて所望の結晶系の二酸化チタンを選択し使用することができる。
さらに、二酸化チタンが少なくとも粒子表面の一部に存在すれば、例えば磁性材と二酸化チタンとの複合材のようなものであっても、粒子表面の二酸化チタンの特性は近似しているため、カルボキシル基を介した特異的結合能を有する分子の固定化は可能である。したがって、磁性材と二酸化チタンとの複合材であっても単一の二酸化チタン粒子の場合と全く同様の方法により、分子識別能を有する二酸化チタン複合体を製造することが可能である。
本発明で用いる親水性高分子２としては、本二酸化チタン複合体を水溶液中に分散した状態で使用することを想定しているため、水溶性高分子であることが望ましい。本発明で用いる水溶性高分子としては、複数のカルボキシル基を有する高分子であればいずれも適用可能であるが、例えばカルボキシメチルデンプン、カルボキシメチルデキストラン、カルボキシメチルセルロース、ポリカルボン酸類、およびカルボキシル基単位を有する共重合体（コポリマー）などが挙げられる。具体的には、水溶性高分子の加水分解性および溶解度の観点から、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸等のポリカルボン酸類、およびアクリル酸／マレイン酸やアクリル酸／スルフォン酸系モノマーの共重合体（コポリマー）がより好適に使用される。これらの親水性高分子により二酸化チタンを修飾することにより、親水性高分子のカルボキシル残基に所望の特異的な結合能を有する分子３を固定化することが可能となる。さらに、分子３の固定化後においても残余のカルボキシル基間の電気的斥力により、本発明の二酸化チタン複合体は中性付近を含む広範囲のｐＨ領域で均一に分散した状態を維持できる。
本発明において、二酸化チタン複合体に分子識別能を付与する、特異的な結合能を有する分子３としては、目的分子と特異的に結合する分子であれば下記に限定されるものではない。このような分子間の特異的な結合は、生体内においては多種多様なものが明らかとなっている。これらの中で、最も重要な分子としてタンパク質が挙げられる。本発明によれば、タンパク質として抗体、リガンド、レセプター、ポリ・オリゴペプチド、さらにはアミノ酸まで好適に固定化が可能である。また、単純タンパク質の二酸化チタン複合体への固定化にはアミノ基およびチオール基を、糖タンパク質の場合では糖のアルデヒド基を、固定化の際の標的官能基とすることが可能である。また、水溶性高分子により修飾した二酸化チタンのカルボキシル基にビオチン（または、アビジン）を導入しておき、タンパク質をアビジン（または、ビオチン）と架橋させることにより、ビオチン：アビジンの相互作用を利用して固定化することも可能である。
さらに、本発明の二酸化チタン複合体は粒子表面に特定の因子やリガンドを提示することが可能である。したがって、例えば特定の受容体を発現しているガン細胞のような細胞に対して、リガンド：受容体の特異的な結合により本複合体を細胞に導入することが可能である。これらの因子やリガンドとしては、上皮成長因子（ＥＧＦ）、トランスフォーミング増殖因子、血小板由来増殖因子、骨形成因子、神経成長因子等の増殖・成長因子や形成因子の他に、インターフェロン、インターロイキン、コロニー刺激因子、腫瘍壊死因子、エリスロポエチン、Ｆａｓ抗原、アクチビン等のホルモンやリガンド等が挙げられる。これらのタンパク質も上記と同様に固定化が可能である。すなわち、これらに対応する受容体を特異的に発現している特定細胞に対して、ターゲティング可能なミサイルドラッグを構築することが可能となる。
近年、特定のタンパク質と特異的に結合する核酸アプタマーが注目されている。このようなアプタマーも、本発明の分子識別能を付与する特異的な結合性を有する分子３として利用が可能である。核酸の固定化を行う場合には、ポリメラーゼ チェーン リアクション（ＰＣＲ）によるＤＮＡ増幅の際に、アミノ化プライマー、ビオチン化プライマー、チオール化プライマーを用いて修飾ＤＮＡを合成することにより、同様の方法で修飾二酸化チタン上へ固定化することが可能である。例えば、アミノ化ＤＮＡを固定化に用いる場合、あらかじめ修飾二酸化チタンのカルボキシル基にＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）のようなエステルを導入し、求核置換反応によりアミノ化ＤＮＡを修飾二酸化チタンへ共有結合させることが可能である。チオール化ＤＮＡを用いる場合も、カルボキシル基にＮＨＳを反応させた後に２−（２−ピリジニルジチオ）エタンアミンを作用させることにより、同様にチオール化ＤＮＡを修飾二酸化チタン上へ固定化することが可能である。
被固定化分子のアルデヒド基を用いる場合は、カルボキシル基にＮＨＳを反応させた後に、ヒドラジンを用いることにより被固定化分子を修飾二酸化チタンに結合し、シアノホウ素化ナトリウムで還元すれば良い。この他、ビオチンヒドラジドやアミノ化ビオチンを用いてカルボキシル基をビオチン化させておけば、容易にアビジン化した被固定化分子を修飾二酸化チタン上に導入できる。このように適宜、試薬、修飾および架橋の方法を選択すれば、修飾二酸化チタン上に導入したカルボキシル残基に多種多様な特異的な結合能を有する分子３を、容易に固定化することが可能である。
以上のように、修飾二酸化チタン上に導入したカルボキシル残基と結合可能な官能基を有し、かつその結合手法が明らかであれば、特異的な結合能を有する分子（３）としてタンパク質や核酸あるいは糖類の他にも、脂質や各種生理活性物質等を好適に利用することが可能である。
一方、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を水系の有害物質処理や、医薬あるいは医療に応用しようとする場合では生体内の生理的条件から、中性の水系溶媒に均一に分散していることが要求される。上述したように、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体は残余のカルボキシル残基を有しているため、水系溶媒中ではカルボキシル基の負電荷に由来する斥力が複合体間に作用する。そのため、ｐＨ３〜１３の広範囲のｐＨ領域における水溶液中でも、本複合体は凝集することなく均一に分散した状態を維持することが可能である。したがって、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を水、種々のｐＨ緩衝液、輸液、あるいは生理食塩水に分散させた、均一で安定な分散液を提供することが可能となる。また、本分散液を含む軟膏やスプレー剤等も製造が可能である。この特性は、特に二酸化チタンを体内外のＤＤＳに応用する際に極めて有用である。すなわち、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液は中性付近の生理的条件においても凝集することがないために、患部組織に直接注射したり静脈に注射してターゲティングを行うことが可能となる。また、本分散液を含む軟膏やスプレー剤を皮膚等の患部に直接塗布し、太陽光や紫外線ランプ等により光治療を施すことが可能となる。
さらに、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体は単独でＤＤＳとして利用可能であることは無論のこと、ＤＤＳの一形態として他のキャリア中に包括させて利用することも可能である。この場合のキャリアとしては特に制限はないが、リポソーム、ウイルス粒子、中空ナノ粒子等を好適に用いることができる。
本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を励起、活性化させるための光源装置は特別である必要はないが、二酸化チタンのバンドギャップの関係上その波長は４００ｎｍ以下であることが望ましい。皮膚等の外用用途では、太陽光や通常の紫外線ランプ、あるいはブラックライトを好適に使用できる。また、体内の患部に対しては内視鏡に紫外線ファイバーを装着することにより紫外線を照射すれば良い。さらに、特に２８０ｎｍ付近の紫外線を局所的に患部に照射して病変部を破壊しようとする光療法を想定した場合では、その作用増強剤として本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を適用することも可能である。
以下に、本発明を実施例に従って詳細に説明する。ただし、本発明はこの実施例に制限されるものではない。
【実施例１】
二酸化チタン粒子へのポリアクリル酸の導入
チタンテトライソプロポキシド３．６ｇとイソプロパノール３．６ｇを混合し、氷冷下で６０ｍｌの超純水に滴下して加水分解を行った。滴下後に室温で３０分間攪拌した。攪拌後、１２Ｎ硝酸を１ｍｌ滴下して、８０℃で８時間攪拌を行い、ペプチゼーションした。ペプチゼーション終了後、０．４５μｍのフィルターで濾過し、脱塩カラム（ＰＤ１０；アマシャム ファルマシア バイオサイエンス社）を用いて溶液交換して固形成分１％のアナターゼ型二酸化チタンゾルを調製した。この分散液を１００ｍｌ容のバイアル瓶に入れ、２００Ｈｚで３０分間超音波処理を行った。超音波処理を行う前と後での平均分散粒経はそれぞれ、３６．４ｎｍ、２０．２ｎｍであった。超音波処理後、溶液を濃縮して固形成分２０％の二酸化チタンゾル（アナターゼ型）を調製した。
得られた二酸化チタンゾル０．７５ｍｌを２０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に分散させ、ポリアクリル酸（平均分子量：５０００、和光純薬）０．２ｇを溶解したＤＭＦを１０ｍｌ添加後、攪拌して混合した。水熱反応容器に溶液を移し変え、１８０℃で６時間水熱合成を行った。反応終了後、反応容器温度が５０℃以下になるまで冷却し、溶液を取り出した後に水８０ｍｌを添加して攪拌混合した。エバポレータでＤＭＦおよび水を除去した後に、再度、水２０ｍｌを添加してポリアクリル酸修飾二酸化チタン水溶液とした。２Ｎ塩酸１ｍｌを添加して二酸化チタン粒子を沈殿させて、遠心後に上清を除去することにより未反応のポリアクリル酸を分離した。再度水を添加して洗浄を行い、遠心後に水を除去した。５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）を１０ｍｌ添加後、２００Ｈｚで３０分間超音波処理を行い、二酸化チタン粒子を分散させた。超音波処理後、０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分１．５％のポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾルを得た。作製したポリアクリル酸修飾二酸化チタン微粒子（アナターゼ型）の分散粒径を測定したところ、４５．５ｎｍであった。
【実施例２】
ポリアクリル酸修飾二酸化チタン微粒子への抗ＡＦＰ抗体分子の固定化
実施例１により得たポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル（アナターゼ型）１ｍｌを脱塩カラムＰＤ１０を用いて溶液交換を行い、水に分散したポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。この溶液１．５ｍｌに、２００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと５０ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液０．１ｍｌを添加して１０分間攪拌を行い、カルボキシル基を活性化した。攪拌終了後、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）で平衡化したＰＤ１０を用いて溶液交換し、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）に分散したカルボキシル基活性化ポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。同一の緩衝液で調製した抗α−フェトプロテイン（抗ＡＦＰ）ポリクローナル抗体（ヤギＩｇＧ、ＳＣ−８１０８；コスモバイオ社）を０．０５ｍｇ／ｍｌになるように添加した。室温で１５分間攪拌後、０．５Ｍになるようにエタノールアミン塩酸塩水溶液（ｐＨ８．５）を添加した。１０分間攪拌後、２Ｎ塩酸を１ｍｌ添加して二酸化チタン粒子を沈殿させ、遠心後に上清を除去した。再度水を添加して洗浄を行い、遠心後に水を除去した。５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）を２．５ｍｌ添加した後、２００Ｈｚで３０分間超音波処理を行い、二酸化チタン粒子を分散させた。超音波処理後、０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分０．３％の抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体ゾルとした。作製した抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体（アナターゼ型）の分散粒径を測定したところ、５２．８ｎｍであった。
【実施例３】
ポリアクリル酸修飾二酸化チタン微粒子への抗ＨＳＡ抗体分子の固定化
実施例１により得たポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル（アナターゼ型）１ｍｌを脱塩カラムＰＤ１０を用いて溶液交換を行い、水に分散したポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。この溶液１．５ｍｌに２００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと５０ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液０．１ｍｌを添加して１０分間攪拌を行い、カルボキシル基を活性化した。攪拌終了後、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）で平衡化したＰＤ１０を用いて溶液交換し、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）に分散したカルボキシル基活性化ポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。同一の緩衝液で調製した抗ヒト血清アルブミン（抗ＨＳＡ）モノクローナル抗体（マウスＩｇＧ、ＭＳＵ−３０４；コスモバイオ社）を０．０５ｍｇ／ｍｌになるように添加した。室温で１５分間攪拌後、０．５Ｍになるようにエタノールアミン塩酸塩水溶液（ｐＨ８．５）を添加した。１０分間攪拌後、２．５ＭのＮａＣｌ、２０％（ｗ／ｖ）ポリエチレングリコールを等量添加し二酸化チタン粒子を沈殿させ、遠心後に上清を除去した。再度水を添加して洗浄を行い、遠心後に水を除去した。ＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０：１００ｍＭのＮａＣｌを含む、日本ジーン）を２．５ｍｌ添加し、二酸化チタン粒子を分散させた。０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分０．３％の抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体ゾルとした。作製した抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体（アナターゼ型）の分散粒径を測定したところ、５２．８ｎｍであった。
【実施例４】
ポリアクリル酸修飾二酸化チタン微粒子へのストレプトアビジン分子の固定化
実施例１により得たポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル（アナターゼ型）１ｍｌを脱塩カラムＰＤ１０を用いて溶液交換を行い、水に分散したポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。この溶液１．５ｍｌに２００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと５０ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液０．１ｍｌを添加して１０分間攪拌を行い、カルボキシル基を活性化した。攪拌終了後、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）で平衡化したＰＤ１０を用いて溶液交換し、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）に分散したカルボキシル基活性化ポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。ストレプトアビジン（Ｐｉｅｒｃｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．コード：２１１２６）を０．０５ｍｇ／ｍｌになるように添加した。室温で１５分間攪拌後、０．５Ｍになるようにエタノールアミン塩酸塩水溶液（ｐＨ８．５）を添加した。１０分間攪拌後、２．５ＭのＮａＣｌ、２０％（ｗ／ｖ）ポリエチレングリコールを等量添加し二酸化チタン粒子を沈殿させ、遠心後に上清を除去した。再度水を添加して洗浄を行い、遠心後に水を除去した。ＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０、日本ジーン）を２．５ｍｌ添加し、二酸化チタン粒子を分散させた。０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分０．３％のストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体ゾルとした。作製したストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体（アナターゼ型）の分散粒径を測定したところ、５０．５ｎｍであった。
【実施例５】
ポリアクリル酸修飾磁性材複合二酸化チタン微粒子の合成
セパラブルフラスコ内にポリオキシエチレン（１５）セチルエーテル（Ｃ−１５；日本サーファクタント工業社）を４５．１６ｇを溶解させ、５分間窒素置換した後、シクロヘキセン溶液（和光純薬）７５ｍｌを添加、０．６７ＭのＦｅＣｌ２（和光純薬）水溶液３．６ｍｌを添加し、２５０ｒｐｍで攪拌しながら、３０％アンモニア水溶液５．４ｍｌを添加し、１時間反応させた。その後、５０ｍＭテトラエチルオルソシリケイト水溶液（和光純薬）を０．４ｍｌ滴下し、１時間反応させた。 その後、チタンテトライソプロポキシド（和光純薬）を最終濃度０．００５Ｍになるように加えた。５０％（ｗ／ｖ）エタノール水溶液１０ｍｌを１ｍｌずつ１０分間隔で添加した。この反応液を遠心分離し、沈殿物を３５０℃で２時間焼成した。焼成後、１０ｍＭ硝酸水溶液に分散させ、超音波処理後、０．１μｍのフィルターでろ過した。得られた磁性材：複合二酸化チタンゾル０．７５ｍｌを２０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に分散させ、ポリアクリル酸（平均分子量：５０００、和光純薬）０．３ｇを溶解したＤＭＦ１０ｍｌを添加後、攪拌して混合した。水熱反応容器（ＨＵ−５０、三愛科学）に溶液を移し変え、１８０℃で６時間合成を行った。反応終了後、反応容器温度が５０℃以下になるまで冷却し、分液漏斗に溶液を取り出した後、水１０ｍｌを添加して攪拌混合した。次いで、クロロホルムを４０ｍｌ加え攪拌混合して下層を除去し、上層を回収した。このステップを２回繰り返し、ＤＭＦを除去した。この溶液１０ｍｌに１０ｍｌの１．５ＭのＮａＣｌ、２０％（ｗ／ｖ）ポリエチレングリコール６０００（和光純薬）を加え、遠心後に上澄を除去した。沈殿に２．５ｍｌの水を加え、Ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｇ−２５カラムによりゲルろ過を行いポリアクリル酸修飾磁性材複合二酸化チタン微粒子（アナターゼ型）の分散液を得た。
【実施例６】
ポリアクリル酸修飾磁性材複合二酸化チタン微粒子への抗ＨＳＡ抗体分子の固定化
実施例５で得られたポリアクリル酸修飾磁性材複合二酸化チタン微粒子の分散液１．５ｍｌに２００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと５０ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液０．１ｍｌを添加して１０分間攪拌を行い、カルボキシル基を活性化した。攪拌終了後、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）で平衡化したＰＤ１０を用いて溶液交換し、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）に分散したカルボキシル基活性化ポリアクリル酸修飾磁性材複合二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。同一の緩衝液で調製した抗ヒト血清アルブミン（抗ＨＳＡ）モノクローナル抗体（マウスＩｇＧ：ＭＳＵ−３０４、コスモバイオ社）を０．０５ｍｇ／ｍｌになるように添加した。室温で１５分間攪拌後、０．５Ｍになるようにエタノールアミン塩酸塩水溶液（ｐＨ８．５）を添加した。１０分間攪拌後、２．５ＭのＮａＣｌ、２０％（ｗ／ｖ）ポリエチレングリコールを等量添加して磁性材複合二酸化チタン粒子を沈殿させ、遠心後に上清を除去した。再度水を添加して洗浄を行い、遠心後に水を除去した。ＰＢＳ（日本ジーン）を２．５ｍｌ添加し、磁性材複合二酸化チタン粒子を分散させた。０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分０．３％の抗ＨＳＡ抗体固定化磁性材複合二酸化チタン複合体ゾルとした。作製した抗ＨＳＡ抗体固定化磁性材複合二酸化チタン複合体（アナターゼ型）の分散粒径を測定したところ、１０５ｎｍであった。
【実施例７】
二酸化チタン粒子へのアクリル酸／スルホン酸系共重合体の導入
実施例１で得られた固形成分２０％の二酸化チタンゾル（アナターゼ型）０．７５ｍｌを２０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に分散させ、アクリル酸／スルホン酸系モノマー共重合体（平均分子量：５０００、プロトン置換後凍結乾燥した標品、日本触媒）０．３ｇを溶解したＤＭＦ１０ｍｌを添加後、撹拌して混合した。水熱反応容器（ＨＵ−５０、三愛科学）に溶液を移し、１５０℃で５時間反応させた。反応終了後、反応容器を室温になるまで冷却し、反応液に対して２倍量のイソプロパノール（和光純薬）を添加した。室温で３０分以上静置後、４０００×ｇ、２０分間遠心分離を行い、沈殿物を回収した。この沈殿物を７０％エタノールで洗浄後、２．５ｍｌの水を加えて、アクリル酸／スルホン酸系共重合体修飾二酸化チタンゾル（アナターゼ型）を得た。
【実施例８】
アクリル酸／スルホン酸系共重合体修飾二酸化チタン微粒子への抗ＤＲ４抗体分子の固定化
実施例７で作製したアクリル酸／スルホン酸系共重合体修飾二酸化チタンゾル１．５ｍｌに２００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと５０ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液０．１ｍｌを添加して１０分間撹拌を行い、カルボキシル基を活性化した。撹拌終了後、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）で平衡化したＰＤ１０を用いて溶液交換し、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）に分散したカルボキシル基活性化アクリル酸／スルホン酸系共重合体修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。これに、抗ＤＲ４モノクローナル抗体（Ａｎｔｉ−ＴＲＡＩＬ Ｒｅｃｅｐｔｏｒ１、マウス、コード：ＳＡ−２２５、フナコシ社）を０．０５ｍｇ／ｍｌになるように添加した。室温で１分間撹拌後、０．５Ｍになるようにエタノールアミン塩酸塩水溶液（ｐＨ８．５）を添加した。室温で１０分間撹拌後、２．５ＭのＮａＣｌ、２０％（ｗ／ｖ）ポリエチレングリコールを等量添加して二酸化チタン粒子を沈殿させ、遠心分離により上清を除去した。水で洗浄の後遠心分離して沈殿を回収し、ＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０、日本ジーン）を２．５ｍｌ添加して二酸化チタン粒子を分散させた。０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分０．３％の抗ＤＲ４抗体固定化二酸化チタン複合体ゾル（アナターゼ型）を得た。
【実施例９】
抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体による抗原ＡＦＰの分解
α−フェトプロテイン（ＡＦＰ、コスモバイオ社）を１μｇ／ｍｌになるように５０ｍＭのＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０、日本ジーン）で希釈し、実施例２で作製した抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体を固形成分０．０１％になるように添加した。次いで、３７℃で３時間静置して抗原抗体反応による凝集体を形成させた。ＡＦＰと抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体が凝集体を形成したことから、抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体が特異的にＡＦＰを認識して結合していることは明らかである。この凝集体を攪拌しながら波長３４０ｎｍの紫外光を１ｍＷ／ｃｍ２になるように照射し、６００ｎｍにおける波長の吸収（凝集体の濁度）を分光光度計により測定した。結果を図２に示す。紫外線（ＵＶ）照射時にのみ、凝集体濃度の低下にともなう吸光度の減少が認められる。すなわち、抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体の光触媒作用により、抗原ＡＦＰが分解されることが明らかとなった。
【実施例１０】
抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体による抗原−抗体反応の確認
ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ、コスモバイオ社）を２５０μｇ／ｍｌになるように５０ｍＭのＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０、日本ジーン）で希釈した。別途、４００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと１００ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液で表面プラズモン共鳴センサのセンサチップＣ１（ＢＩＡＣＯＲＥ社）を活性化した。このセンサチップを表面プラズモン共鳴測定装置：ＢＩＡＣＯＲＥ１０００（ＢＩＡＣＯＲＥ社）に装着し、先のＨＳＡ溶液を流速１０μｌ／ｍｉｎで通液した後、０．１Ｍエタノールアミンにより活性基のブロッキングを行い、ＨＳＡ固定化センサチップを作製した。このＨＳＡ固定化センサチップへ実施例３で作製した０．０１％の抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体ゾル、および実施例４で作製した０．０１％のストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体ゾルを送液して抗原−抗体反応を確認した。結果を図３に示す。ＨＳＡ固定化センサチップに対し、抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体は反応してチップに結合しているが、ストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体は反応せず結合は起こらなかった。すなわち、二酸化チタン上の親水性高分子に固定化された抗ＨＳＡモノクローナル抗体は、固定化後も抗体としての活性を確実に保持していることが確認された。
【実施例１１】
抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体による抗原ＨＳＡの分解
ＨＳＡを２０ｎｇ／ｍｌになるようにＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０、日本ジーン）で希釈し、実施例３で作製した抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体を固形成分０．０１％になるように添加した。次いで、室温で３０分放置後、波長３４０ｎｍの紫外光を１ｍＷ／ｃｍ２になるように照射し、１５分毎にサンプリングを９０分間行った。実施例４で作製したストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体についても同様の処理を行った。別途、実施例８の方法に準じて、表面プラズモン共鳴測定用の抗ＨＳＡポリクローナル抗体（ウサギ）固定化センサチップを作製した。実施例８と同様にＢＩＡＣＯＲＥ１０００を用い、各経時サンプルを抗ＨＳＡ抗体固定化センサチップに２０μｌ送液し、次いで２次抗体として抗ＨＳＡポリクローナル抗体（ウサギ）５０μｇ／ｍｌを１０μｌ送液してサンドイッチアッセイを行い、抗体送液後１０秒後のＲＵ値（結合量に相当）を測定した。ＵＶ未照射時のＲＵ値を１００％とした相対値から算出したＨＳＡの分解率を図４に示す。図４の結果から、抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体はストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体と比べ、ＨＳＡの分解速度が極めて速いことが示された。
【産業上の利用可能性】
本発明により、内分泌撹乱物質、病因分子、ガン細胞等と特異的に結合し、かつ光触媒作用によりそれらの分解作用を示す、分子識別能を有する二酸化チタン複合体を提供することができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【技術分野】
本発明は、内分泌撹乱物質、あるいは病因分子やガン細胞などに対して特異的な結合能を有する分子を固定化し、紫外線の照射などによってこれらの物質、分子、細胞の分解作用を示す、分子識別能を有する二酸化チタン複合体に関する。
【背景技術】
近年、内分泌撹乱物質の分子識別能を有するＤＮＡなどの生体分子を支持体上に固定化し、それにより選択的結合性を付与した材料が環境浄化材として提案されている（例えば、特開２００１−８１０９８号公報参照）。また、アナターゼ型二酸化チタンには光触媒作用があり、その強い酸化力により微生物、汚れ、悪臭物質等の有機物を分解することが知られている。特に、内分泌撹乱物質のような難分解性の物質に対しても強力な分解作用を示すことから、環境浄化に有効であると期待されている（例えば、Ｙ．Ｏｈｋｏら：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，３５，２３６５−２３６８（２００１）参照）。さらに、現在では二酸化チタンと活性炭やゼオライトなどの無機吸着剤を複合化することにより、二酸化チタンの分解効率を高めるような工夫がなされている（例えば特開平０１−１８９３２２号公報参照）。二酸化チタンの表面処理においても、パラジウムなどの還元反応促進触媒金属を二酸化チタン等の光触媒表面に析出させることで、光触媒の酸化、還元反応を促進することが考案されている（例えば、特開昭６０−１４９４０号公報参照）。
しかしながら、ＤＮＡ等による内分泌攪乱物質の選択的結合材料については、結合させた内分泌攪乱物質等の確実な除去や分解手段が無く、かつ吸着飽和の問題から浄化能力にも限界がある。また、前記の二酸化チタンの光触媒としての能力を高めようとする考案についても、特定物質の結合や分解を指向していない。したがって、例えば内分泌攪乱物質のみと選択的に結合し分解することは不可能であった。このように環境浄化の分野では、目的の物質のみを識別して選択的に結合し、これを光触媒の強い酸化力によって分解する、すなわち二酸化チタンによる「分子識別能と光触媒能との組合せ」技術は知られていない。
一方、近年医療分野における新しい薬剤投与形態として、体内または体表面で薬剤が経時的に徐放されるように設計されたシステム（ドラッグデリバリーシステム：ＤＤＳ）が注目されている。これは、既存医薬品の薬効を最大限に高めると共に、その副作用を最小限に制御しようとするものである。ＤＤＳにおける薬剤の担体としては、非分解性高分子やアミノ酸ポリマー（例えば、特開平０９−２５５５９０号公報）、リポソーム（例えば、特開２００３−２２６６３８号公報参照）、およびタンパク質中空ナノ粒子（例えば、特開２００３−２８６１９８号公報参照）等が盛んに研究されている。ＤＤＳの概念をさらに進展させたものに、標的指向（ターゲティング）ＤＤＳがある。これは薬剤を必要な部位に、必要な量を、必要な時間に送り込むシステムであり、最終的には病巣を確実に狙い撃ちするミサイルドラッグ（ミサイル療法）を目標としている。
ミサイルドラッグの場合、ＤＤＳ担体にリガンドを担持させ、標的細胞表面に存在する受容体に特異的に認識・結合させることによりターゲティングを行う。このような能動的ターゲティングの標的となる受容体に対応するリガンドとしては、抗原、抗体、ペプチド、糖脂質や糖タンパク質などが挙げられる。これらの中で、糖脂質や糖タンパク質の糖鎖は細胞の増殖や分化、組織の発生や形態形成、生体防御や受精機構、あるいはガン化とその転移等の細胞間コミュニケーションにおける情報分子として重要な役割を果たしていることが近年明らかになりつつある（例えば、Ｎ．Ｙａｍａｚａｋｉら：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｕｇ Ｄｅｒｉｖｅｒｙ Ｒｅｖｉｅｗ，４３，２２５−２４４（２０００）参照）。
このようなＤＤＳに、強い光触媒分解能を有する二酸化チタンを応用しようとする試みがなされている（Ｎ．Ｙａｍａｚａｋｉら：Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｒｕｇ Ｄｅｒｉｖｅｒｙ Ｒｅｖｉｅｗ，４３，２２５−２４４（２０００）、特開２００２−３１６９５０号公報、Ｒ．Ｃａｉら：Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，５２，２３４６−２３４８（１９９２）参照）。これは、標的とするガン細胞に二酸化チタンを担持した金などの金属粒子を撃ち込んで取り込ませた後、紫外線等の光を照射してガン細胞を死滅させようとするものである。二酸化チタンは、大気中や溶液中でも極めて安定な物質であり、かつ（遮光された）動物体内では毒性もなく安全なことが知られている。しかも、二酸化チタンの活性化を光のオン・オフで制御することが可能なため、ガン治療に向けてのＤＤＳへの応用が期待される。
しかしながら、二酸化チタンの等電点はｐＨ６前後であり、中性付近の生理的条件下では二酸化チタン粒子が凝集してしまう問題点がある。このため、二酸化チタン自体を直接血管内に投与したり、そのままでＤＤＳの担体として用いることは不可能であった。また二酸化チタン表面に、前記リガンド等の選択的結合能を有する分子を固定化する技術も知られておらず、二酸化チタンのＤＤＳとしての実用化は現状では困難な状況にある。すなわち、医療分野においても二酸化チタンによる「分子識別能と光触媒能との組合せ」技術は、上記問題点のために未だ開発されていない。
【発明の開示】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行い、二酸化チタン微粒子表面を親水性高分子で修飾した後、さらに目的分子に対して特異的な結合能を有する分子を固定化した二酸化チタン複合体が、分子識別能と光触媒能を両立できることを見い出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体は、二酸化チタン微粒子表面が親水性高分子により修飾され、該親水性高分子のカルボキシル基と二酸化チタンはエステル結合で結合しているとともに、前記親水性高分子のカルボキシル残基に目的分子に対して特異的な結合能を有する分子を固定化したものである。この方法により、光触媒作用を有する二酸化チタン粒子に、抗体などの特異的結合能を有する分子を導入することが可能となり、分子識別能を有する二酸化チタン複合体を製造することができる。
結果として得られた分子識別能を有する二酸化チタン複合体は、内分泌撹乱物質、病因分子、ガン細胞等に対する分子識別能を有し、かつ光触媒作用によりこれら物質の分解反応を示す、分子識別能を有する二酸化チタン複合体を提供する。本複合体は、水または水溶液中で目的とする分子を特異的に識別捕捉し、紫外線照射などによりこれを強力に分解する能力を有する。特に、本複合体が有する水系溶媒中で使用できる、目的分子を正確に識別捕捉できる、かつ強力な光触媒能を示す等の特性は、例えば水系の内分泌攪乱物質を始めとする有害物質の分解処理、あるいは特定の病因分子やガン細胞の破壊などの医療分野への応用に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を示す模式図である。
図２は、本発明の抗α−フェトプロテイン抗体固定化二酸化チタン複合体による、抗原（α−フェトプロテイン）の分解活性を示す図である。抗原の分解活性は、吸光度の減少として表示されている。
図３は、本発明の抗ヒト血清アルブミン抗体固定化二酸化チタン複合体と抗原（ヒト血清アルブミン）との結合性を、表面プラズモン共鳴法で評価した結果を示す図である。対照として、ストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体を用いた。
図４は、本発明の抗ヒト血清アルブミン抗体固定化二酸化チタン複合体による、抗原（ヒト血清アルブミン）の分解活性の結果を示す図である。抗原の分解活性は、分解に伴う抗原の抗体との結合量の低下（表面プラズモン共鳴法で測定）から算出した分解率（％）で表示されている。対照として、ストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体を用いた。
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を示す模式図である。すなわち、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体は、二酸化チタン微粒子１と、カルボキシル基を複数有する親水性高分子２をジメチルホルムアミドに分散させて９０〜１８０℃で１〜１２時間水熱反応を行って両者をエステル結合で結合させた後、親水性高分子２のカルボキシル残基に目的分子に対して特異的な結合能を有する分子３を固定化させたものである。ここで、二酸化チタンと親水性高分子とがエステル結合するのは、粒子表面の酸化チタンが反応系中の水に水和されてその表面に水酸基が生成し、その水酸基と親水性高分子のカルボキシル基とが反応してエステル結合を形成することによるものである。エステル結合の確認方法としては種々の分析方法が適用できるが、例えば赤外分光法によりエステル結合の吸収帯である１７００〜１８００ｃｍ−１付近の赤外吸収の有無で確認することが可能である。また、特異的な結合能を有する分子３の固定化には、主にこの分子３が有するアミノ基が用いられる。また、アミノ基の無い分子であっても適切な修飾方法によりアミノ基を導入することは可能であり、あるいはアミノ基以外のカルボキシル基と反応性のある所望の官能基や架橋を導入することも可能である。
本発明で用いる二酸化チタン微粒子１としては、凝集性の問題や癌治療用として体内への適用の場合など、その使用形態の自由度の観点から分散粒経が２〜２００ｎｍであることが望ましい。さらに、本発明で用いる二酸化チタンとしては、アナターゼ型およびルチル型のいずれも好適に使用可能である。これは、結晶系の異なる二酸化チタンであってもその化学的性質はほぼ同一であり、いずれの結晶系であっても水溶性高分子による修飾、および特異的な結合能を有する分子を固定化することが可能であるためである。例えば、ガン細胞を破壊するためには光触媒活性の強いアナターゼ型を選択するなど、用途に応じて所望の結晶系の二酸化チタンを選択し使用することができる。
さらに、二酸化チタンが少なくとも粒子表面の一部に存在すれば、例えば磁性材と二酸化チタンとの複合材のようなものであっても、粒子表面の二酸化チタンの特性は近似しているため、カルボキシル基を介した特異的結合能を有する分子の固定化は可能である。したがって、磁性材と二酸化チタンとの複合材であっても単一の二酸化チタン粒子の場合と全く同様の方法により、分子識別能を有する二酸化チタン複合体を製造することが可能である。
本発明で用いる親水性高分子２としては、本二酸化チタン複合体を水溶液中に分散した状態で使用することを想定しているため、水溶性高分子であることが望ましい。本発明で用いる水溶性高分子としては、複数のカルボキシル基を有する高分子であればいずれも適用可能であるが、例えばカルボキシメチルデンプン、カルボキシメチルデキストラン、カルボキシメチルセルロース、ポリカルボン酸類、およびカルボキシル基単位を有する共重合体（コポリマー）などが挙げられる。具体的には、水溶性高分子の加水分解性および溶解度の観点から、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸等のポリカルボン酸類、およびアクリル酸／マレイン酸やアクリル酸／スルフォン酸系モノマーの共重合体（コポリマー）がより好適に使用される。これらの親水性高分子により二酸化チタンを修飾することにより、親水性高分子のカルボキシル残基に所望の特異的な結合能を有する分子３を固定化することが可能となる。さらに、分子３の固定化後においても残余のカルボキシル基間の電気的斥力により、本発明の二酸化チタン複合体は中性付近を含む広範囲のｐＨ領域で均一に分散した状態を維持できる。
本発明において、二酸化チタン複合体に分子識別能を付与する、特異的な結合能を有する分子３としては、目的分子と特異的に結合する分子であれば下記に限定されるものではない。このような分子間の特異的な結合は、生体内においては多種多様なものが明らかとなっている。これらの中で、最も重要な分子としてタンパク質が挙げられる。本発明によれば、タンパク質として抗体、リガンド、レセプター、ポリ・オリゴペプチド、さらにはアミノ酸まで好適に固定化が可能である。また、単純タンパク質の二酸化チタン複合体への固定化にはアミノ基およびチオール基を、糖タンパク質の場合では糖のアルデヒド基を、固定化の際の標的官能基とすることが可能である。また、水溶性高分子により修飾した二酸化チタンのカルボキシル基にビオチン（または、アビジン）を導入しておき、タンパク質をアビジン（または、ビオチン）と架橋させることにより、ビオチン：アビジンの相互作用を利用して固定化することも可能である。
さらに、本発明の二酸化チタン複合体は粒子表面に特定の因子やリガンドを提示することが可能である。したがって、例えば特定の受容体を発現しているガン細胞のような細胞に対して、リガンド：受容体の特異的な結合により本複合体を細胞に導入することが可能である。これらの因子やリガンドとしては、上皮成長因子（ＥＧＦ）、トランスフォーミング増殖因子、血小板由来増殖因子、骨形成因子、神経成長因子等の増殖・成長因子や形成因子の他に、インターフェロン、インターロイキン、コロニー刺激因子、腫瘍壊死因子、エリスロポエチン、Ｆａｓ抗原、アクチビン等のホルモンやリガンド等が挙げられる。これらのタンパク質も上記と同様に固定化が可能である。すなわち、これらに対応する受容体を特異的に発現している特定細胞に対して、ターゲティング可能なミサイルドラッグを構築することが可能となる。
近年、特定のタンパク質と特異的に結合する核酸アプタマーが注目されている。このようなアプタマーも、本発明の分子識別能を付与する特異的な結合性を有する分子３として利用が可能である。核酸の固定化を行う場合には、ポリメラーゼ チェーン リアクション（ＰＣＲ）によるＤＮＡ増幅の際に、アミノ化プライマー、ビオチン化プライマー、チオール化プライマーを用いて修飾ＤＮＡを合成することにより、同様の方法で修飾二酸化チタン上へ固定化することが可能である。例えば、アミノ化ＤＮＡを固定化に用いる場合、あらかじめ修飾二酸化チタンのカルボキシル基にＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）のようなエステルを導入し、求核置換反応によりアミノ化ＤＮＡを修飾二酸化チタンへ共有結合させることが可能である。チオール化ＤＮＡを用いる場合も、カルボキシル基にＮＨＳを反応させた後に２−（２−ピリジニルジチオ）エタンアミンを作用させることにより、同様にチオール化ＤＮＡを修飾二酸化チタン上へ固定化することが可能である。
被固定化分子のアルデヒド基を用いる場合は、カルボキシル基にＮＨＳを反応させた後に、ヒドラジンを用いることにより被固定化分子を修飾二酸化チタンに結合し、シアノホウ素化ナトリウムで還元すれば良い。この他、ビオチンヒドラジドやアミノ化ビオチンを用いてカルボキシル基をビオチン化させておけば、容易にアビジン化した被固定化分子を修飾二酸化チタン上に導入できる。このように適宜、試薬、修飾および架橋の方法を選択すれば、修飾二酸化チタン上に導入したカルボキシル残基に多種多様な特異的な結合能を有する分子３を、容易に固定化することが可能である。
以上のように、修飾二酸化チタン上に導入したカルボキシル残基と結合可能な官能基を有し、かつその結合手法が明らかであれば、特異的な結合能を有する分子（３）としてタンパク質や核酸あるいは糖類の他にも、脂質や各種生理活性物質等を好適に利用することが可能である。
一方、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を水系の有害物質処理や、医薬あるいは医療に応用しようとする場合では生体内の生理的条件から、中性の水系溶媒に均一に分散していることが要求される。上述したように、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体は残余のカルボキシル残基を有しているため、水系溶媒中ではカルボキシル基の負電荷に由来する斥力が複合体間に作用する。そのため、ｐＨ３〜１３の広範囲のｐＨ領域における水溶液中でも、本複合体は凝集することなく均一に分散した状態を維持することが可能である。したがって、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を水、種々のｐＨ緩衝液、輸液、あるいは生理食塩水に分散させた、均一で安定な分散液を提供することが可能となる。また、本分散液を含む軟膏やスプレー剤等も製造が可能である。この特性は、特に二酸化チタンを体内外のＤＤＳに応用する際に極めて有用である。すなわち、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液は中性付近の生理的条件においても凝集することがないために、患部組織に直接注射したり静脈に注射してターゲティングを行うことが可能となる。また、本分散液を含む軟膏やスプレー剤を皮膚等の患部に直接塗布し、太陽光や紫外線ランプ等により光治療を施すことが可能となる。
さらに、本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体は単独でＤＤＳとして利用可能であることは無論のこと、ＤＤＳの一形態として他のキャリア中に包括させて利用することも可能である。この場合のキャリアとしては特に制限はないが、リポソーム、ウイルス粒子、中空ナノ粒子等を好適に用いることができる。
本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を励起、活性化させるための光源装置は特別である必要はないが、二酸化チタンのバンドギャップの関係上その波長は４００ｎｍ以下であることが望ましい。皮膚等の外用用途では、太陽光や通常の紫外線ランプ、あるいはブラックライトを好適に使用できる。また、体内の患部に対しては内視鏡に紫外線ファイバーを装着することにより紫外線を照射すれば良い。さらに、特に２８０ｎｍ付近の紫外線を局所的に患部に照射して病変部を破壊しようとする光療法を想定した場合では、その作用増強剤として本発明の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を適用することも可能である。
以下に、本発明を実施例に従って詳細に説明する。ただし、本発明はこの実施例に制限されるものではない。
【実施例１】
二酸化チタン粒子へのポリアクリル酸の導入
チタンテトライソプロポキシド３．６ｇとイソプロパノール３．６ｇを混合し、氷冷下で６０ｍｌの超純水に滴下して加水分解を行った。滴下後に室温で３０分間攪拌した。攪拌後、１２Ｎ硝酸を１ｍｌ滴下して、８０℃で８時間攪拌を行い、ペプチゼーションした。ペプチゼーション終了後、０．４５μｍのフィルターで濾過し、脱塩カラム（ＰＤ１０；アマシャム ファルマシア バイオサイエンス社）を用いて溶液交換して固形成分１％のアナターゼ型二酸化チタンゾルを調製した。この分散液を１００ｍｌ容のバイアル瓶に入れ、２００Ｈｚで３０分間超音波処理を行った。超音波処理を行う前と後での平均分散粒経はそれぞれ、３６．４ｎｍ、２０．２ｎｍであった。超音波処理後、溶液を濃縮して固形成分２０％の二酸化チタンゾル（アナターゼ型）を調製した。
得られた二酸化チタンゾル０．７５ｍｌを２０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に分散させ、ポリアクリル酸（平均分子量：５０００、和光純薬）０．２ｇを溶解したＤＭＦを１０ｍｌ添加後、攪拌して混合した。水熱反応容器に溶液を移し変え、１８０℃で６時間水熱合成を行った。反応終了後、反応容器温度が５０℃以下になるまで冷却し、溶液を取り出した後に水８０ｍｌを添加して攪拌混合した。エバポレータでＤＭＦおよび水を除去した後に、再度、水２０ｍｌを添加してポリアクリル酸修飾二酸化チタン水溶液とした。２Ｎ塩酸１ｍｌを添加して二酸化チタン粒子を沈殿させて、遠心後に上清を除去することにより未反応のポリアクリル酸を分離した。再度水を添加して洗浄を行い、遠心後に水を除去した。５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）を１０ｍｌ添加後、２００Ｈｚで３０分間超音波処理を行い、二酸化チタン粒子を分散させた。超音波処理後、０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分１．５％のポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾルを得た。作製したポリアクリル酸修飾二酸化チタン微粒子（アナターゼ型）の分散粒径を測定したところ、４５．５ｎｍであった。
【実施例２】
ポリアクリル酸修飾二酸化チタン微粒子への抗ＡＦＰ抗体分子の固定化
実施例１により得たポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル（アナターゼ型）１ｍｌを脱塩カラムＰＤ１０を用いて溶液交換を行い、水に分散したポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。この溶液１．５ｍｌに、２００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと５０ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液０．１ｍｌを添加して１０分間攪拌を行い、カルボキシル基を活性化した。攪拌終了後、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）で平衡化したＰＤ１０を用いて溶液交換し、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）に分散したカルボキシル基活性化ポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。同一の緩衝液で調製した抗α−フェトプロテイン（抗ＡＦＰ）ポリクローナル抗体（ヤギＩｇＧ、ＳＣ−８１０８；コスモバイオ社）を０．０５ｍｇ／ｍｌになるように添加した。室温で１５分間攪拌後、０．５Ｍになるようにエタノールアミン塩酸塩水溶液（ｐＨ８．５）を添加した。１０分間攪拌後、２Ｎ塩酸を１ｍｌ添加して二酸化チタン粒子を沈殿させ、遠心後に上清を除去した。再度水を添加して洗浄を行い、遠心後に水を除去した。５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）を２．５ｍｌ添加した後、２００Ｈｚで３０分間超音波処理を行い、二酸化チタン粒子を分散させた。超音波処理後、０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分０．３％の抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体ゾルとした。作製した抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体（アナターゼ型）の分散粒径を測定したところ、５２．８ｎｍであった。
【実施例３】
ポリアクリル酸修飾二酸化チタン微粒子への抗ＨＳＡ抗体分子の固定化
実施例１により得たポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル（アナターゼ型）１ｍｌを脱塩カラムＰＤ１０を用いて溶液交換を行い、水に分散したポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。この溶液１．５ｍｌに２００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと５０ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液０．１ｍｌを添加して１０分間攪拌を行い、カルボキシル基を活性化した。攪拌終了後、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）で平衡化したＰＤ１０を用いて溶液交換し、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）に分散したカルボキシル基活性化ポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。同一の緩衝液で調製した抗ヒト血清アルブミン（抗ＨＳＡ）モノクローナル抗体（マウスＩｇＧ、ＭＳＵ−３０４；コスモバイオ社）を０．０５ｍｇ／ｍｌになるように添加した。室温で１５分間攪拌後、０．５Ｍになるようにエタノールアミン塩酸塩水溶液（ｐＨ８．５）を添加した。１０分間攪拌後、２．５ＭのＮａＣｌ、２０％（ｗ／ｖ）ポリエチレングリコールを等量添加し二酸化チタン粒子を沈殿させ、遠心後に上清を除去した。再度水を添加して洗浄を行い、遠心後に水を除去した。ＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０：１００ｍＭのＮａＣｌを含む、日本ジーン）を２．５ｍｌ添加し、二酸化チタン粒子を分散させた。０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分０．３％の抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体ゾルとした。作製した抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体（アナターゼ型）の分散粒径を測定したところ、５２．８ｎｍであった。
【実施例４】
ポリアクリル酸修飾二酸化チタン微粒子へのストレプトアビジン分子の固定化
実施例１により得たポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル（アナターゼ型）１ｍｌを脱塩カラムＰＤ１０を用いて溶液交換を行い、水に分散したポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。この溶液１．５ｍｌに２００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと５０ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液０．１ｍｌを添加して１０分間攪拌を行い、カルボキシル基を活性化した。攪拌終了後、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）で平衡化したＰＤ１０を用いて溶液交換し、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）に分散したカルボキシル基活性化ポリアクリル酸修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。ストレプトアビジン（Ｐｉｅｒｃｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．コード：２１１２６）を０．０５ｍｇ／ｍｌになるように添加した。室温で１５分間攪拌後、０．５Ｍになるようにエタノールアミン塩酸塩水溶液（ｐＨ８．５）を添加した。１０分間攪拌後、２．５ＭのＮａＣｌ、２０％（ｗ／ｖ）ポリエチレングリコールを等量添加し二酸化チタン粒子を沈殿させ、遠心後に上清を除去した。再度水を添加して洗浄を行い、遠心後に水を除去した。ＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０、日本ジーン）を２．５ｍｌ添加し、二酸化チタン粒子を分散させた。０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分０．３％のストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体ゾルとした。作製したストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体（アナターゼ型）の分散粒径を測定したところ、５０．５ｎｍであった。
【実施例５】
ポリアクリル酸修飾磁性材複合二酸化チタン微粒子の合成
セパラブルフラスコ内にポリオキシエチレン（１５）セチルエーテル（Ｃ−１５；日本サーファクタント工業社）を４５．１６ｇを溶解させ、５分間窒素置換した後、シクロヘキセン溶液（和光純薬）７５ｍｌを添加、０．６７ＭのＦｅＣｌ２（和光純薬）水溶液３．６ｍｌを添加し、２５０ｒｐｍで攪拌しながら、３０％アンモニア水溶液５．４ｍｌを添加し、１時間反応させた。その後、５０ｍＭテトラエチルオルソシリケイト水溶液（和光純薬）を０．４ｍｌ滴下し、１時間反応させた。 その後、チタンテトライソプロポキシド（和光純薬）を最終濃度０．００５Ｍになるように加えた。５０％（ｗ／ｖ）エタノール水溶液１０ｍｌを１ｍｌずつ１０分間隔で添加した。この反応液を遠心分離し、沈殿物を３５０℃で２時間焼成した。焼成後、１０ｍＭ硝酸水溶液に分散させ、超音波処理後、０．１μｍのフィルターでろ過した。得られた磁性材：複合二酸化チタンゾル０．７５ｍｌを２０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に分散させ、ポリアクリル酸（平均分子量：５０００、和光純薬）０．３ｇを溶解したＤＭＦ１０ｍｌを添加後、攪拌して混合した。水熱反応容器（ＨＵ−５０、三愛科学）に溶液を移し変え、１８０℃で６時間合成を行った。反応終了後、反応容器温度が５０℃以下になるまで冷却し、分液漏斗に溶液を取り出した後、水１０ｍｌを添加して攪拌混合した。次いで、クロロホルムを４０ｍｌ加え攪拌混合して下層を除去し、上層を回収した。このステップを２回繰り返し、ＤＭＦを除去した。この溶液１０ｍｌに１０ｍｌの１．５ＭのＮａＣｌ、２０％（ｗ／ｖ）ポリエチレングリコール６０００（和光純薬）を加え、遠心後に上澄を除去した。沈殿に２．５ｍｌの水を加え、Ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｇ−２５カラムによりゲルろ過を行いポリアクリル酸修飾磁性材複合二酸化チタン微粒子（アナターゼ型）の分散液を得た。
【実施例６】
ポリアクリル酸修飾磁性材複合二酸化チタン微粒子への抗ＨＳＡ抗体分子の固定化
実施例５で得られたポリアクリル酸修飾磁性材複合二酸化チタン微粒子の分散液１．５ｍｌに２００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと５０ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液０．１ｍｌを添加して１０分間攪拌を行い、カルボキシル基を活性化した。攪拌終了後、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）で平衡化したＰＤ１０を用いて溶液交換し、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）に分散したカルボキシル基活性化ポリアクリル酸修飾磁性材複合二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。同一の緩衝液で調製した抗ヒト血清アルブミン（抗ＨＳＡ）モノクローナル抗体（マウスＩｇＧ：ＭＳＵ−３０４、コスモバイオ社）を０．０５ｍｇ／ｍｌになるように添加した。室温で１５分間攪拌後、０．５Ｍになるようにエタノールアミン塩酸塩水溶液（ｐＨ８．５）を添加した。１０分間攪拌後、２．５ＭのＮａＣｌ、２０％（ｗ／ｖ）ポリエチレングリコールを等量添加して磁性材複合二酸化チタン粒子を沈殿させ、遠心後に上清を除去した。再度水を添加して洗浄を行い、遠心後に水を除去した。ＰＢＳ（日本ジーン）を２．５ｍｌ添加し、磁性材複合二酸化チタン粒子を分散させた。０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分０．３％の抗ＨＳＡ抗体固定化磁性材複合二酸化チタン複合体ゾルとした。作製した抗ＨＳＡ抗体固定化磁性材複合二酸化チタン複合体（アナターゼ型）の分散粒径を測定したところ、１０５ｎｍであった。
【実施例７】
二酸化チタン粒子へのアクリル酸／スルホン酸系共重合体の導入
実施例１で得られた固形成分２０％の二酸化チタンゾル（アナターゼ型）０．７５ｍｌを２０ｍｌのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に分散させ、アクリル酸／スルホン酸系モノマー共重合体（平均分子量：５０００、プロトン置換後凍結乾燥した標品、日本触媒）０．３ｇを溶解したＤＭＦ１０ｍｌを添加後、撹拌して混合した。水熱反応容器（ＨＵ−５０、三愛科学）に溶液を移し、１５０℃で５時間反応させた。反応終了後、反応容器を室温になるまで冷却し、反応液に対して２倍量のイソプロパノール（和光純薬）を添加した。室温で３０分以上静置後、４０００×ｇ、２０分間遠心分離を行い、沈殿物を回収した。この沈殿物を７０％エタノールで洗浄後、２．５ｍｌの水を加えて、アクリル酸／スルホン酸系共重合体修飾二酸化チタンゾル（アナターゼ型）を得た。
【実施例８】
アクリル酸／スルホン酸系共重合体修飾二酸化チタン微粒子への抗ＤＲ４抗体分子の固定化
実施例７で作製したアクリル酸／スルホン酸系共重合体修飾二酸化チタンゾル１．５ｍｌに２００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと５０ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液０．１ｍｌを添加して１０分間撹拌を行い、カルボキシル基を活性化した。撹拌終了後、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）で平衡化したＰＤ１０を用いて溶液交換し、１０ｍＭ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）に分散したカルボキシル基活性化アクリル酸／スルホン酸系共重合体修飾二酸化チタンゾル３ｍｌを得た。これに、抗ＤＲ４モノクローナル抗体（Ａｎｔｉ−ＴＲＡＩＬ Ｒｅｃｅｐｔｏｒ１、マウス、コード：ＳＡ−２２５、フナコシ社）を０．０５ｍｇ／ｍｌになるように添加した。室温で１分間撹拌後、０．５Ｍになるようにエタノールアミン塩酸塩水溶液（ｐＨ８．５）を添加した。室温で１０分間撹拌後、２．５ＭのＮａＣｌ、２０％（ｗ／ｖ）ポリエチレングリコールを等量添加して二酸化チタン粒子を沈殿させ、遠心分離により上清を除去した。水で洗浄の後遠心分離して沈殿を回収し、ＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０、日本ジーン）を２．５ｍｌ添加して二酸化チタン粒子を分散させた。０．４５μｍのフィルターで濾過し、固形成分０．３％の抗ＤＲ４抗体固定化二酸化チタン複合体ゾル（アナターゼ型）を得た。
【実施例９】
抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体による抗原ＡＦＰの分解
α−フェトプロテイン（ＡＦＰ、コスモバイオ社）を１μｇ／ｍｌになるように５０ｍＭのＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０、日本ジーン）で希釈し、実施例２で作製した抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体を固形成分０．０１％になるように添加した。次いで、３７℃で３時間静置して抗原抗体反応による凝集体を形成させた。ＡＦＰと抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体が凝集体を形成したことから、抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体が特異的にＡＦＰを認識して結合していることは明らかである。この凝集体を攪拌しながら波長３４０ｎｍの紫外光を１ｍＷ／ｃｍ２になるように照射し、６００ｎｍにおける波長の吸収（凝集体の濁度）を分光光度計により測定した。結果を図２に示す。紫外線（ＵＶ）照射時にのみ、凝集体濃度の低下にともなう吸光度の減少が認められる。すなわち、抗ＡＦＰ抗体固定化二酸化チタン複合体の光触媒作用により、抗原ＡＦＰが分解されることが明らかとなった。
【実施例１０】
抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体による抗原−抗体反応の確認
ヒト血清アルブミン（ＨＳＡ、コスモバイオ社）を２５０μｇ／ｍｌになるように５０ｍＭのＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０、日本ジーン）で希釈した。別途、４００ｍＭの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドと１００ｍＭのＮ−ヒドロキシこはく酸イミド（ＮＨＳ）の混合液で表面プラズモン共鳴センサのセンサチップＣ１（ＢＩＡＣＯＲＥ社）を活性化した。このセンサチップを表面プラズモン共鳴測定装置：ＢＩＡＣＯＲＥ１０００（ＢＩＡＣＯＲＥ社）に装着し、先のＨＳＡ溶液を流速１０μｌ／ｍｉｎで通液した後、０．１Ｍエタノールアミンにより活性基のブロッキングを行い、ＨＳＡ固定化センサチップを作製した。このＨＳＡ固定化センサチップへ実施例３で作製した０．０１％の抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体ゾル、および実施例４で作製した０．０１％のストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体ゾルを送液して抗原−抗体反応を確認した。結果を図３に示す。ＨＳＡ固定化センサチップに対し、抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体は反応してチップに結合しているが、ストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体は反応せず結合は起こらなかった。すなわち、二酸化チタン上の親水性高分子に固定化された抗ＨＳＡモノクローナル抗体は、固定化後も抗体としての活性を確実に保持していることが確認された。
【実施例１１】
抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体による抗原ＨＳＡの分解
ＨＳＡを２０ｎｇ／ｍｌになるようにＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．０、日本ジーン）で希釈し、実施例３で作製した抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体を固形成分０．０１％になるように添加した。次いで、室温で３０分放置後、波長３４０ｎｍの紫外光を１ｍＷ／ｃｍ２になるように照射し、１５分毎にサンプリングを９０分間行った。実施例４で作製したストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体についても同様の処理を行った。別途、実施例８の方法に準じて、表面プラズモン共鳴測定用の抗ＨＳＡポリクローナル抗体（ウサギ）固定化センサチップを作製した。実施例８と同様にＢＩＡＣＯＲＥ１０００を用い、各経時サンプルを抗ＨＳＡ抗体固定化センサチップに２０μｌ送液し、次いで２次抗体として抗ＨＳＡポリクローナル抗体（ウサギ）５０μｇ／ｍｌを１０μｌ送液してサンドイッチアッセイを行い、抗体送液後１０秒後のＲＵ値（結合量に相当）を測定した。ＵＶ未照射時のＲＵ値を１００％とした相対値から算出したＨＳＡの分解率を図４に示す。図４の結果から、抗ＨＳＡ抗体固定化二酸化チタン複合体はストレプトアビジン固定化二酸化チタン複合体と比べ、ＨＳＡの分解速度が極めて速いことが示された。
【産業上の利用可能性】
本発明により、内分泌撹乱物質、病因分子、ガン細胞等と特異的に結合し、かつ光触媒作用によりそれらの分解作用を示す、分子識別能を有する二酸化チタン複合体を提供することができる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化チタンの表面が、カルボキシル基を有する親水性高分子により修飾された二酸化チタン複合体であって、該親水性高分子のカルボキシル基と二酸化チタンがエステル結合で結合しているとともに、該親水性高分子のカルボキシル残基に、目的分子に対して特異的な結合能を有する分子を固定化したことを特徴とする、分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項２】
前記二酸化チタンが、アナターゼ型、またはルチル型である、請求項１に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項３】
前記二酸化チタンの粒径が、２〜２００ｎｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項４】
前記二酸化チタンが、二酸化チタンと磁性材とからなる複合二酸化チタンであることを特徴とする、請求項１〜３いずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項５】
前記親水性高分子が、水溶性高分子であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項６】
前記水溶性高分子が、ポリカルボン酸を含むことを特徴とする、請求項５に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項７】
前記水溶性高分子が、分子中に複数のカルボキシル基単位を有する共重合体を含むことを特徴とする、請求項５に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項８】
前記目的分子に対して特異的な結合能を有する分子が、アミノ酸、ペプチド、単純タンパク質、複合タンパク質、および抗体であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項９】
前記目的分子に対して特異的な結合能を有する分子が、ヌクレオシド、ヌクレオチド、核酸、およびペプチド核酸であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項１０】
前記目的分子に対して特異的な結合能を有する分子が、単糖、糖鎖、多糖、および複合糖質であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項１１】
前記目的分子に対して特異的な結合能を有する分子が、脂肪酸、脂肪酸誘導体、単純脂質、複合脂質であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項１２】
前記目的分子に対して特異的な結合能を有する分子が、生理活性物質であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項１３】
生体への導入が許容される水溶液中に、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を含むことを特徴とする、分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液。
【請求項１４】
前記水溶液がｐＨ緩衝液であることを特徴とする、請求項１３記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液。
【請求項１５】
前記水溶液が生理食塩水であることを特徴とする、請求項１３記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液。
【請求項１６】
生体への導入が許容される包括体に、該分子識別能を有する二酸化チタン複合体が包括されていることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液。
【請求項１７】
前記包括体が、リポソーム、ウイルス粒子、中空ナノ粒子のいずれかであることを特徴とする、請求項１６に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液。
【請求項１】
二酸化チタンの表面が、カルボキシル基を有する親水性高分子により修飾された二酸化チタン複合体であって、該親水性高分子のカルボキシル基と二酸化チタンがエステル結合で結合しているとともに、該親水性高分子のカルボキシル残基に、目的分子に対して特異的な結合能を有する分子を固定化したことを特徴とする、分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項２】
前記二酸化チタンが、アナターゼ型、またはルチル型である、請求項１に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項３】
前記二酸化チタンの粒径が、２〜２００ｎｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項４】
前記二酸化チタンが、二酸化チタンと磁性材とからなる複合二酸化チタンであることを特徴とする、請求項１〜３いずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項５】
前記親水性高分子が、水溶性高分子であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項６】
前記水溶性高分子が、ポリカルボン酸を含むことを特徴とする、請求項５に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項７】
前記水溶性高分子が、分子中に複数のカルボキシル基単位を有する共重合体を含むことを特徴とする、請求項５に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項８】
前記目的分子に対して特異的な結合能を有する分子が、アミノ酸、ペプチド、単純タンパク質、複合タンパク質、および抗体であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項９】
前記目的分子に対して特異的な結合能を有する分子が、ヌクレオシド、ヌクレオチド、核酸、およびペプチド核酸であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項１０】
前記目的分子に対して特異的な結合能を有する分子が、単糖、糖鎖、多糖、および複合糖質であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項１１】
前記目的分子に対して特異的な結合能を有する分子が、脂肪酸、脂肪酸誘導体、単純脂質、複合脂質であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項１２】
前記目的分子に対して特異的な結合能を有する分子が、生理活性物質であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体。
【請求項１３】
生体への導入が許容される水溶液中に、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体を含むことを特徴とする、分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液。
【請求項１４】
前記水溶液がｐＨ緩衝液であることを特徴とする、請求項１３記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液。
【請求項１５】
前記水溶液が生理食塩水であることを特徴とする、請求項１３記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液。
【請求項１６】
生体への導入が許容される包括体に、該分子識別能を有する二酸化チタン複合体が包括されていることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液。
【請求項１７】
前記包括体が、リポソーム、ウイルス粒子、中空ナノ粒子のいずれかであることを特徴とする、請求項１６に記載の分子識別能を有する二酸化チタン複合体の分散液。
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０８７７６５
【国際公開日】平成１６年１０月１４日（２００４．１０．１４）
【発行日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０４２７４（Ｐ２００５−５０４２７４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００４６３８
【国際出願日】平成１６年３月３１日（２００４．３．３１）
【出願人】（００００１００８７）東陶機器株式会社 (3,889)
【国際公開日】平成１６年１０月１４日（２００４．１０．１４）
【発行日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００４６３８
【国際出願日】平成１６年３月３１日（２００４．３．３１）
【出願人】（００００１００８７）東陶機器株式会社 (3,889)
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