STAFF BLOG

2018年7月の記事

β-シクロデキストリンを活用した低コレステロールチーズの開発

2018.07.31

乳製品は一般に健康的な食品のイメージだが、バターやチーズのような高脂肪製品は例外である。また、WHOは、冠動脈心疾患のリスク軽減のため、飽和脂肪酸やコレステロールの摂取を減らすよう消費者に呼びかけている。これらを受け、低コレステロール製品の開発が盛んになっている。食品会社は、コレステロール低減のために、様々な手法を開発してきたが、多くの方法でコレステロールのみならず、フレーバーや栄養素まで取り除かれてしまう。さらに設備投資などコスト面にも課題がある。

本研究では、β-シクロデキストリンを活用し、チーズのコレステロール低減を試みた。スペインチーズの代表格である雌ヒツジのミルクから作られるマンチェゴチーズは、他のチーズと比較して、脂肪が50%以上も豊富であり、特徴的なシャープなフレーバーを有する。

結果は、約97.6%のコレステロールの低減が観察された。さらに、他の脂質や短鎖脂肪酸、フレーバーなどにはほとんど影響を与えなかった。以上のことから、β-シクロデキストリンによるコレステロール低減効果は、低コレステロール製品の開発において大きく貢献する可能性がある。

 

参考文献

Effect of Beta Cyclodextrin on the Reduction of Cholesterol in Ewe's Milk Manchego Cheese

L. Alonso1, P. F. Fox2, M. V. Calvo3, J. Fontecha3

1Instituto de Productos Lácteos de Asturias (CSIC), Paseo Río Linares s/n. 33300 Villaviciosa, Asturias, Spain

2School of Food and Nutritional Sciences, University College Cork (UCC), T12 Y337 Cork, Ireland

3Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación (CSIC-UAM), 28049 Madrid, Spain

Molecules, 23, 1789, 2018

Current Impact Factor of 3.098 (2017 Journal Citation Reports)

酵素を用いてスカスカなポリロタキサンを合成することに成功!!そして、スライドリングゲルを構築すると、よく伸び、速やかに変形・回復する素材ができた。

2018.07.27

東京大学 伊藤耕三教授らのグループが開発したスライドリングゲルは、ポリロタキサンを架橋して得られるゲルであり、架橋点が可動である。本ゲルは、今や我が国が誇る次世代の素材として大変注目を集めている。本ゲルの特徴として、驚異の伸縮性が挙げられるが、この伸縮性を付与する上で必要となるのが、スカスカなポリロタキサンである。スカスカであると、ポリロタキサン中のシクロデキストリンの可動距離が増えるため、驚異の伸縮性を示すゲルが構築できる。しかし、スカスカのポリロタキサンを合成することは至難の業である。最近、同グループは、トランスグルタミナーゼによる酵素反応を利用してエンドキャップ反応を施し、スカスカなポリロタキサンを得ることに成功した。ヒドロキシプロピル-α-シクロデキストリンと両末端がアミノ化されたポリエチレングリコールを溶解し、アミノ酸残基を有するエンドキャップとトランスグルタミナーゼを加えた。本反応は、従来と異なり、溶液系で行われる。結果として、シクロデキストリンの被覆率がわずか 2% 程度のスカスカなポリロタキサンが、one-pot かつ 90% の高収率で得られた。本ポリロタキサンを用いて、スライドリングゲルを構築すると、約1600%まで延伸し、速やかに元の形に回復した。しかも、本ゲルは非常に強靭であった。本検討により、安価で高機能・高品質なスライドリングの開発が期待できる。

 

参考論文

Highly Stretchable and Instantly Recoverable Slide-Ring Gels Consisting of Enzymatically Synthesized Polyrotaxane with Low Host Coverage.

Lan Jiang et al.

Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo, Japan

Chem. Mater., in press (2018).

標的送達および併用化学療法のための自己組織化超分子のナノ粒子

2018.07.25

イメージング剤と小分子治療薬を診断と治療のために1つのナノ単位に混合することは困難であるが重要である。ここでは、3つの要素の間のホスト - ゲスト相互作用によって形成される標的送達および併用化学療法のためのポリマーナノ粒子を作製した。(1)ナノ粒子骨格としてのβシクロデキストリンポリマー(2)2つの抗腫瘍薬であるドキソルビシンとドセタキセル(3)認識要素として、アダマンタンおよびフルオレセイン(Ad-aptamer-FAM)で標識されたアプタマー。最初に、SSNP(自己組織化超分子ナノ粒子)と呼ばれるポリマーナノ粒子は、ホスト - ゲスト相互作用を介して疎水性のDTXとDOXをポリ-β-シクロデキストリンに組み合わせることによって調製された。次に、SSNPの表面は標的能力を獲得するためにアプタマーを修飾した、そのようなナノ粒子はT-SSNP(標的自己組織化超分子ナノ粒子)と呼ばれた。MTSアッセイによって、T-SSNPは標的細胞に対して有意な選択的細胞傷害性を示しめすことが証明された。また結果として、併用薬物が0.43の併用指数(CI)と良好な相乗効果を有することも示した。このように、標的送達および併用化学療法のための有効で単一な薬物送達システムが構築された。
参考論文
Self-assembled supramolecular nanoparticles for targeted delivery and combination chemotherapy.
Li B1, Feng Z2, He L2, Li W2, Wang Q2, Liu J2, Huang J2, Zheng Y2, Ma Y2, Yang X2, Wang K3.
1 CHILE.
2 CHINA.
3 College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan University, State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometrics, Lushan south road, 410082, Changsha, CHINA.
ChemMedChem. 2018 Jul 19
Current Impact Factor of 2.71

次世代の非イオン性チオール化シクロデキストリン

2018.07.24

チオール化シクロデキストリンは、ドラッグデリバリーシステムの分野において、粘膜付着型賦形剤として使用されている。既存のチオール化シクロデキストリンは、酸化によりグルコースを開環することで、チオール基を導入する。しかしながら、グルコースを開環することにより、シクロデキストリンの包接力が弱まることや、開環部分の還元的アミノ化により、カチオン性チオール化シクロデキストリンとなり、細胞障害性が増大することが懸念されている。本研究では、ブロモ化を介して、チオ尿素と反応させることで、チオール基を導入した。本方法は、グルコースを開環する必要が無いため、非イオン性のチオール化シクロデキストリンが合成可能である。

以上のことから、シクロデキストリンの包接力を維持したまま、細胞障害性の少ない、非イオン性チオール化シクロデキストリンとして次世代の粘膜付着型賦形剤として期待される。

 

参考文献

Non-ionic thiolated cyclodextrins - the next generation.

A. Moghadam1,2, M. Ijaz2,3, M. H. Asim2,4, A. Mahmood2,5, M. Jelkmann2, B. Matuszczak6, A. Bernkop-Schnürch2

1Institute of Biotechnology, College of Agriculture, Shiraz University, Shiraz, Iran

2Center for Chemistry and Biomedicine, Department of Pharmaceutical Technology, Institute of Pharmacy, University of Innsbruck, Innsbruck, Austria

3Department of Pharmacy, COMSATS Institute of Information and Technology, Lahore, Pakistan

4Department of Pharmaceutics, Faculty of Pharmacy, University of Sargodha, Sargodha, Pakistan

5Department of Pharmacy, COMSATS Institute of Information Technology Abbottabad, Pakistan

6Center for Chemistry and Biomedicine, Department of Pharmaceutical Chemistry, Institute of Pharmacy, University of Innsbruck, Innsbruck, Austria

Int. J. Nanomedicine., 13, 4003-4013, 2018

Current Impact Factor of 4.370 (2017 Journal Citation Reports)

グルコースとグルコースの間にメチル基が入った環状オリゴ糖

2018.07.20

シクロデキストリンは、グルコースが 68 個、α-1,4 グリコシド結合で環状に連なった構造を有するが、Samanta らは、グリコシド結合間にメチル基を有する直鎖状 5 糖を環状化し、新規ホスト分子を合成した。得られた環状オリゴ糖の構成糖は 5 つであるものの、グルコース間にメチル基が存在する分、空洞が広くなり、また、楕円型となった。本環状オリゴ糖は、アダマンタンアミン 2 分子と 1:2 の複合体を形成し、その安定度定数は 10,500/M と高値を示した。本研究は、新規環状オリゴ糖を創出する上で、有益であろう。

 

参考論文

Glycosidic Bond Expanded Cyclic Oligosaccharides: Synthesis and Host-Guest Binding Property of a Cyclic Pentasaccharide.

Gopal Ch Samanta et al.

Department of Organic Chemistry, Indian Institute of Science, India

ACS Omega, 3, 7466-7473 (2018).

ブロッコリー分泌液のグルコラファニン/スルフォラファン系に作用するα-、β-およびマルトシル-β-シクロデキストリンの効果

2018.07.18

シクロデキストリン(CD)は、健康促進化合物の保護剤、風味安定化剤として、または望ましくない味および褐変反応を除くために、食品業界で特に使用されている、いくつかの産業に適用されている巨大分子である。この研究は、22℃で24時間までのブロッコリー分泌液の健康促進性グルコラファニン/スルフォラファン系に使用するα-(10,30および40mM)、β-(3,6および10mM)およびマルトシル-β(30,60および90mM)CDの効果を示す。マルトシル-β-CD(90mM)は、22℃で24時間後のグルコラファニン含量を高度に保持しておりβ-CD(10mM)より良好な有効性を示した。スルフォラファンは、3mMのβ-CyDで22℃で3時間安定しておりで効率的にカプセル化された。他方で、40mMのα-CDは、ブロッコリー分泌液のグルコラファニン含量を高く保っていた。反対に、CDを含まない分泌液中のグルコラファニンの量は、24時間後に71%減少した。結果として、CD添加は内在性ミロシナーゼによって摂取後に健康促進性スルフォラファンに後で変換される可能性がある、グルコラファンを産業的加工中においてブロッコリー分泌液の中で潜在的に保つことが出来るかもしれない。
参考論文
EFFECTS OF α-, β- AND MALTOSYL-β-CYCLODEXTRINS USE ON THE GLUCORAPHANIN/SULFORAPHANE SYSTEM OF BROCCOLI JUICE
Martínez-Hernández GB1, Venzke Klug T1, Carrión-Monteagudo MDM1, Artés F1, López-Nicolás JM2, Artés-Hernández F1.
1 Postharvest and Refrigeration Group, Department of Food Engineering, Universidad Politécnica de Cartagena, Paseo Alfonso XIII, 48, 30203, Cartagena, Murcia, Spain.
2 Department of Biochemistry and Molecular Biology-A, Faculty of Biology, University of Murcia, Campus de Espinardo, 30071, Murcia, Spain.
J Sci Food Agric. 2018 Jul 16.
Current Impact Factor of 2.379

メチル化β-シクロデキストリンは、抗酸化物質による肉製品の質の低下を防止する

2018.07.17

肉製品の大部分を占める筋原繊維タンパク質は、加工や保存を通して、活性酸素種によりダメージを受けることで、質が低下する。これに対して、ポリフェノールなどの自然由来の抗酸化物質が広く使用されている。しかしながら、これら抗酸化物質は、筋原繊維タンパク質と相互作用することで、筋原繊維タンパク質の構造変異や官能基修飾を引き起こし、結果として、肉製品の質の低下を誘導する。そこで、筆者らは、シクロデキストリンを利用して、上記問題の解決を企てた。

β-シクロデキストリンより、深い空洞を有するメチル化β-シクロデキストリンが、ポリフェノールの一種である没食子酸エピガロカテキンと安定な複合体を形成することで、ポリフェノールと筋原繊維タンパク質との相互作用を抑制させることが示された。さらに、メチル化β-シクロデキストリンは、筋原繊維の酸化を一部抑制することが示された。

以上のことから、メチル化β-シクロデキストリンは、抗酸化物質による肉製品の質の低下を防止する役割を果たす可能性が示された。

参考文献

Inhibition of Epigallocatechin-3-gallate/protein 1 interaction by methyl-β-cyclodextrin in myofibrillar protein emulsion gels under oxidative stress

Y. Zhang1, Y. Lv1, L.Chen1, H. Wu2, Y. Zhang3, Z, Suo1, S. Wang1, Y. Liang, X1. L. Xu4, G. Zhou4, X. Feng1

1College of Food Science and Engineering, Northwest A&F University, No. 22 Xinong

Road, Yangling, Shaanxi 712100, China

2Department of Animal Sciences, Meat Science and Muscle Biology Laboratory, University of Wisconsin-Madison, Madison, WI 53706, United States

3School of food science and technology, Changzhou University, Changzhou, Jiangsu 213164, China

4Lab of Meat Processing and Quality Control of EDU, College of Food Science and Technology, Synergetic Innovation Center of Food Safety and Nutrition, Nanjing Agricultural University, Nanjing, Jiangsu 210095, China

J. Agric. Food Chem., DOI: 10.1021/acs.jafc.8b00275 (2018).

Current Impact Factor of 3.412 (2017 Journal Citation Reports)

シクロデキストリンを切り裂く方法

2018.07.13

シクロデキストリンの環構造を切断すると、直鎖状のオリゴ糖が得られる。これは、単一のオリゴ糖を容易に調製する上で有用である。また、シクロデキストリン研究において、環構造の重要性を明らかにする際のコントロールとして、直鎖状オリゴ糖を用いることも有益である。Ishida らは、メチル-α-シクロデキストリン、メチル-β-シクロデキストリンあるいはメチル-γ-シクロデキストリンを 30% 過塩素酸水溶液で処理し、環構造を切断させた。また、その反応時間と切断効率を詳細に検討し、最適条件を見出した。本検討で得られたシクロデキストリン開環の最適条件により、高効率な環切断が可能になるものと考えられる。

 

参考論文

Efficient Cleavage of Permethylated Cyclodextrins.

Yuki Ishida et al.

Department of Applied Chemistry, Osaka University, Japan

ACS Omega, 3, 6279-6282 (2018).

直接圧縮賦形剤としてのヒドロキシプロピルβシクロデキストリンとβシクロデキストリン

2018.07.11

シクロデキストリンは、薬物送達系における複合体化および非複合化賦形剤として広く使用される環状の糖である。この研究の目的は、ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンおよびβ-シクロデキストリンが直接圧縮のための錠剤賦形剤として働く能力を研究することである。こうして、シクロデキストリンのいくつかのパラメーターすなわち(i)安息角、流動時間、カー指数、およびハウスナー比などの流動特性; (ii)圧縮挙動、打錠中に加えられるエネルギーおよび力、可塑性指数、潤滑効率および圧縮特性(上部パンチの力/時間および働き/変位) (iii)コーティングされていない錠剤からのカルバマゼピン放出特性、いいかえると溶解速度および崩壊時間への影響などを評価した。 シクロデキストリンのこれらの特性は他の直接圧縮賦形剤として一般に使われている(ラクトース一水和物、マンニトール、リン酸水素カルシウム二水和物、および微結晶性セルロース)や共処理賦形剤(微結晶性セルロース/マンニトールおよびラクトース一水和物/セルロース)と比較した。3つの主要な結論が引き出された:(i)試験したシクロデキストリンを直接圧縮のための錠剤賦形剤として使用することができる。 (ii)ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンは、主として圧縮物理学(可塑性指数および潤滑効率の高い値)のレベルおよび薬物放出特性(より速くより大きな溶解速度およびより短い崩壊時間)のレベルでβ-シクロデキストリンよりも優れた特性を示した。(iii)ラクトース一水和物およびヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンが最良の結果を示した。ラクトースに不耐性の人々がいるので、ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリンはそのコストは高いが、ラクトースのよい代わりになると考えられる。
参考論文
Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin and β-Cyclodextrin as Tablet Fillers for Direct Compression
Conceição J1, Adeoye O2,3, Cabral-Marques HM2, Sousa Lobo JM4.
1 UCIBIO-ReQuimTe, Laboratory of Pharmaceutical Technology, Department of Drug Sciences, Faculty of Pharmacy, University of Porto, Rua de Jorge Viterbo Ferreira, n.° 228, 4050-313 Oporto, Porto, Portugal. jmgmconceicao@ff.up.pt.
2 Research Institute for Medicines (iMed.ULisboa), Department of Galenic Pharmacy and Pharmaceutical Technology, Faculty of Pharmacy, Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal.
3 Faculty of Pharmacy, Obafemi Awolowo University, Ile-Ife, Nigeria.
4 UCIBIO-ReQuimTe, Laboratory of Pharmaceutical Technology, Department of Drug Sciences, Faculty of Pharmacy, University of Porto, Rua de Jorge Viterbo Ferreira, n.° 228, 4050-313 Oporto, Porto, Portugal.
AAPS PharmSciTech. 2018 Jul 5.
Current Impact Factor of 2.451

腫瘍環境のpH応答性シクロデキストリンキャップを施した新規金ナノ粒子

2018.07.10

金ナノ粒子(AuNP)は、腫瘍の選択的治療や診断を目的として、様々な修飾が施されている。しかしながら、多くの報告において、腫瘍選択性が十分ではないため、in vivo での集積効率や薬効の低さが懸念されている。AuNPは、光駆動の光熱活性により、腫瘍細胞を直接的な傷害性を有するため、高い腫瘍選択性を達成できれば、がん治療や診断に大きく貢献できる可能性がある。

そこで、筆者らは、腫瘍環境のpH応答性を有するAuNPシステムを構築した。具体的には下図の通りである。

AuNP.png

まず、DOPAとNH2基を有するシクロデキストリン(dCD-NH2)および光感受性物質のクロリンe6とジメチルマレイン酸を有するシクロデキストリン(cCD-DMA)の2種類を合成した。DOPAを介してPEGが結合しているAuNPに同じくDOPAを介してdCD-NH2を結合させ、cCD-DMAを添加することで、dCD-NH2のNH2とcCD-DMAのDMAが静電的相互作用により複合体が形成される。本複合体は、pHの低下(腫瘍環境)によりDMAが解離し、cCDがリリースされることで、AuNP表面にdCD-NH2が露出する。露出したdCD-NH2のNH2基のプラス電荷が腫瘍細胞と相互作用し、細胞内に取り込まれ、光熱療法(PTT)により抗がん活性を示す。さらに、クロリンe6もリリースするため、光線力学的療法(PDT)による効果も示す。実際の検討において、本複合体は、in vivoにおいて、腫瘍細胞に集積し、PTTおよびPDTの併用により、強い抗がん活性を示した。

以上のことから、本複合体は、AuNPを利用したPTTおよびPDTにおいて、重要な知見となり得る。

 

参考文献

Gold nanoparticles bearing a tumor pH-sensitive cyclodextrin cap

M. Koo1, K. T. Oh2, G. Noh1, E.S. Lee1

1Department of Biotechnology, The Catholic University of Korea, 43 Jibong-ro, Bucheon-si, Gyeonggi-do 14662, Republic of Korea

2College of Pharmacy, Chung-Ang University, 84 Heukseok-ro, Dongjak-gu, Seoul 06974, Republic of Korea

ACS Appl. Mater. Interfaces, DOI: 10.1021/acsami.8b08595 (2018)

Current Impact Factor of 8.097 (2017 Journal Citation Reports)