[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

高分子と高分子の反応も冷やして加速する

[スポンサーリンク]

 

 

 

先日、冷凍食品を見ながら思いついたようにつぶやいた”凍結”反応ですが、よく調べてみると、他にも面白い論文が昨年報告されていました。

反応性が高いから冷やすのではなく、熱い二人を冷やして近づかせるChemistry。良いもの作れますよ!

さて、その気になる論文は、こちらになります。

 

”Accelerated Polymer-Polymer Click Conjugation by Freeze-Thaw Treatment”

Bioconjugate Chemistry, 23, 1503-1506, 2012

Hiroyasu Takemoto , Kanjiro Miyata , Takehiko Ishii , Shota Hattori , Shigehito Osawa, Nobuhiro Nishiyama, and Kazunori Kataoka

 

東京大学大学院工学研究科 片岡一則研究室のお仕事です。片岡先生は高分子で大変著名な先生で、第30代会長でも歴任しています。先日紹介したお仕事は理研の伊藤主任研究員のものでしたが、それ以外にも凍結を使っているとグループがあるということは、もしかしたら日本は凍結化学に強いのかもしれません。

その真偽はともかく、まずはグラフィカルアブストラクトを見てみましょう。

 

bc-2012-00182y_0002

 

わかりやすいグラフィカルアブストラクトですね。やっていることが一目で理解できます。なお、Conjugation! がCongratulations!に空目したのは私だけでしょうか?

さて、本題に入ります。反応させたい分子はsmall interfering RNA(siRNA)とPEG分子です。高分子に限らず、生体高分子を高分子で修飾するのは一般的に非常に困難です。反応率が低いことがその主要因ですが、高分子同士のごく一部の官能基が選択的に反応しなければならないからと考えれば、その反応率の低さは理解しやすいかと思います。

それでもできるだけ選択的に高分子同士を反応させようということから、シクロオクチンとアジドの間で起こるクリック反応を、複合体化の反応に採用しております。

だからといって、ただ混ぜただけではそうはうまく”クリック”されるわけではありません。やはり高分子反応は収率が低いものです。

では反応性をあげるためにはどうしたらよいでしょうか。一般的には、

 

1. 反応温度を上げる。

2. 濃度を上げる。

 

の二つが考えられますね。しかし、1.に関しては生体分子が高い温度条件下において一般に不安定であるため難しい。しかも、反応性の高い官能基が多いので、様々な予期せぬ反応が起きてしまいます。さらには、2本鎖核酸の解離も起き、結果として生体分子の構造が破壊され本来の生物活性が失われてしまいます。

では、次に取りうる方法の2ですが、貴重な生体高分子の濃度を上げろと言われても、そんな量を用意するのはコストの上で問題があります。

そこで筆者らが採用したのが、凍結濃縮現象です。凍結濃縮現象とは、溶液を凍結する際に、局所的に溶液が濃縮されたミクロドメイン構造が形成される現象のことを指しています。溶媒が結晶化して行くにつれて、溶質分子が追いやられて集積していきます。結果として生じた濃縮溶液は凝固点降下により凍結が遅れるため、反応性の高い溶液層が一時的に形成されます。ちょうど図の真ん中の状態(Frozen State)に相当します。なお、この凍結濃縮現象は食品業界ではよく使われる濃縮法のようです。

・・・と書きながら気がついたのですが、スポーツドリンクを凍らせて持って行ったことは皆さんありますよね。これ、中途半端に溶けた状態で飲むと、えらく濃いですよね。そして最後は水っぽくなるわけです。そう、簡単にいえばこれなんですよ、凍結濃縮現象とは。

 

2013-04-30_14-46-45

 

結果として、実際にこれら高分子同士を、-30 ℃で凍結させた後に4 ℃で解凍する簡便なプロセスを施すだけで反応率が飛躍的に向上したようです。そしてこの凍結解凍プロセスを経て生成したPEG-siRNA複合体は通常のsiRNAの生物活性と遜色が無かったと言うことです。低温下で行ったことにより、余計な副反応が起きなかった間接的な証拠であると言えます。誰でもできる、有効な生体高分子反応プロセスではないかと思います。

高分子反応でお困りの方、とりあえず冷凍庫に反応容器を持って行ってはいかが?

 

Avatar photo

あぽとーしす

投稿者の記事一覧

微生物から動物、遺伝子工学から有機合成化学まで広く 浅く研究してきました。論文紹介や学会報告などを通じて、研究者間の橋掛けのお手 伝いをできればと思います。一応、大学教員で、糖や酵素の研究をしております。

関連記事

  1. アミドをエステルに変化させる触媒
  2. 「無機化学」とはなにか?
  3. Micro Flow Reactor ~革新反応器の世界~ (入…
  4. Angewandte Chemieの新RSSフィード
  5. 第50回Vシンポ「生物活性分子をデザインする潜在空間分子設計」を…
  6. マテリアルズ・インフォマティクスにおける分子生成の基礎
  7. NMR化学シフト予測機能も!化学徒の便利モバイルアプリ
  8. 不安定な高分子原料を従来に比べて 50 倍安定化することに成功!…

注目情報

ピックアップ記事

  1. パーコウ反応 Perkow Reaction
  2. 目指せ!! SciFinderマイスター
  3. 鉄触媒を使い分けて二重結合の位置を自由に動かそう
  4. 【ナード研究所】新卒採用情報(2027年卒)
  5. ジェニファー・ダウドナ Jennifer Doudna
  6. 多環式分子を一挙に合成!新たなo-キノジメタン生成法の開発
  7. リピトール /Lipitor (Atorvastatin)
  8. ちょっとキレイにサンプル撮影
  9. 科学とは「未知への挑戦」–2019年度ロレアル-ユネスコ女性科学者日本奨励賞
  10. 酸素は見えないが、時に「色」として現れる【プロセス化学者のつぶやき】

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2013年4月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930  

注目情報

最新記事

条件の「前後」も実験条件である【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか3. 反応操作をし…

そのpH、“本当にその場所”の値ですか?ニードル式pHセンサーを使ってみた!

突然ですが、「培養の再現性がなんか悪い」「同じ条件のはずなのに結果がズレる」といった経験はあ…

「骨格編集」×「ナノカーボン合成」〜ナノカーボン合成の新戦略を実証〜

第719回のスポットライトリサーチは、名古屋大学大学院工学研究科(忍久保研究室)博士後期課程2年の平…

【書評】立体化学 はじめの一歩

立体化学は,分子の三次元構造を理解するための重要な分野であり,有機化学や…

水のシミュレーション入門 — 水分子を計算機の中でどう”描く”か —

身近なのに、計算機にとって手強い"水"。本記事では、点電荷モデルから機械学習まで、その"描き方"の進…

◆◇◆◇ 第36回フォーラム・イン・ドージン開催のご案内 ◆◇◆◇

同仁化学研究所が熊本から世界へ情報発信するフォーラム・イン・ドージンの開催ご案内です。今年は『な…

『力』による円偏光発光のon/off制御を単一分子レベルで実現

第718回のスポットライトリサーチは、東京科学大学 物質理工学院(相良研究室)博士後期課程2年の野中…

数日かかっていた反応機構解析を、わずか数分に!

機械学習ポテンシャルが変える計算化学の現在近年、DFT計算による反応機構解析は広く行われるよ…

海外ポスドクのオファーをもらう【アメリカで Ph.D. を取る: 進路編】

ポスドクとして海外に留学する場合、希望する研究室の教授に直接連絡を取り、面接などを通して適性を判断さ…

MDで観るトライボロジー 〜原子が擦れるその場をシミュレーション〜

軽くて強いのに摩耗に弱いチタン合金は、航空機や人工関節に広く使われています。原子が擦れ合うその場を分…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP