科学研究 - 日本产综研的研究小组开发可装入中分子和高分子的纳米胶囊

日本国立研究开发法人产业技术综合研究所（产综研）机能化学研究部门主任研究员龟田直弘等人的研究小组最近开发了十几种可以装入肽和蛋白质等中、高分子化合物的纳米尺寸（1纳米为10亿分之1米）的胶囊。由于将化合物装入内径适合其尺寸的纳米胶囊，可以抑制凝集，使化合物的结构和功能变得更加稳定，因此纳米胶囊有望作为工业用酶、生物医药品等产品的包装材料得到应用。

近年来，中分子（分子量为数千~数万）和高分子（分子量为数万~数十万）的化合物作为医药品的有效成分和工业用酶受到了注目，很希望开发一种将这些化合物装入纳米胶囊后能够稳定地进行保护，储存和运输的技术。可是迄今为止已经得到了实际应用的纳米胶囊对于低分子化合物显示了出色的储存和运输功能，然而对于从中分子到高分子的化合物还难以实现高效率的装入。

于是，研究小组以天然的氨基酸、糖和脂肪酸为原料，设计了制造条件最优化的制造方法。其结果用少量的工序一下子就制作了几十克的纳米胶囊。通过使用大小不同的氨基酸和糖，制造了内径5纳米~40纳米的胶囊。

此次研发的胶囊在室温中无论处于溶液中还是干燥状态下都能够长期保持稳定。形状为两端开口的管状，只要同化合物掺和在一起，封装率最高就可达到90%以上。此外，据说由于胶囊内侧的电荷状态会根据水溶液的pH值(pH=氢离子指数)发生可逆性变化，因此利用这个性质还可以控制化合物的装入和放出。

研究小组将分解多糖的酵素溶菌酶（分子量约为1万4000）与柠檬酸合成酶（分子量约为10万）分别装入与其大小相适合的内径5纳米和20纳米的胶囊中，通过评价触媒活性来验证了基于胶囊的稳定化效果，结果发现经过4周后两种酶的活性仍然保持在90%以上，胶囊的稳定化效果得到了确认。然而，将化合物装入内径尺寸不同的纳米胶囊的时候，触媒的活性减少了。（了）

研发出的纳米胶囊的构造图。通过使用不同大小的氨基酸可以控制胶囊内径的尺寸。