in vitro・in vivo診断のためのインテリジェントナノ粒子の分子設計

• Project/Area Number: 15650101
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: University of Tsukuba (2004-2005); Tokyo University of Science (2003)
• Principal Investigator: 長崎 幸夫 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (90198309)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: バイオナノ粒子 / ナノ診断 / 量子ドット / イメージング / 遺伝子ベクター / PEG / リポソーム / 固定化酵素 / MRIイメージング / DDS / フラーレン / SOD / オリゴカチオン / 高分子ミセル / 非特異吸着抑制 / 金ナノ粒子 / 免疫診断

Research Abstract

数ナノメートルから数十ナノメートルのナノ粒子表面に生体親和性の高いポリエチレングリコールをブラシ上に構築し、生体環境下で高い分散性と生体成分の非特異吸着抑制を達成させることに成功した。具体的には
i)CdS/ZnSe量子ドットの水溶化と分子認識の実現、さらには水中で安定に発光させることに成功した。また、蛍光エネルギー移動現象を利用し、新しいバイオセンシング技術を確立した。
ii)前年度調製したCHO-PEG/ポリカチオンとアニオン系リポソームのによって、分散安定化リポソームの調製に成功した。この複合体への薬物ローディングを行い、pHに応答して薬物リリースする新しいシステムの構築が確認された。
iii)フラーレン含有ナノ粒子のイメージング能の評価:前年度までに調製したガドリニウム内包フラーレンとCHO-PEG/ポリカチオンとの複合体の水の緩和時間に対する影響を検討し、イメージング剤としての有用性を示した。
iv)PEG/ポリカチオン・金コロイド複合体へのオリゴ核酸の担持:PEG/ポリカチオンを固定化した金コロイドの最表面のカチオンチャージを利用してオリゴ核酸を担持し、遺伝子キャリアへの展開を行ない、安定なDNAベクターの可能性を示した。
v)金コロイドに酵素を固定化し、PEGによる分散を試み、高い分散性でかつ耐熱性の高い酵素複合体の調製に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Supramolecular Assemblies for the Cytoplasmic Delivery of Antisense Oligodeoxynucleotide : Polyion Complex (PIC) Micelles Based on Poly(ethylene glycol)-SS-Oligodeoxynucleotide Conjugate (2005)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Biomacromolecules 6(5) Pages: 2449-2454
• [Journal Article] One-Pot Preparation of Mono-Dispersed and Physiologically Stabilized Gold Colloid (2005)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Colloid and Polymer Science 284(4) Pages: 97-101
• [Journal Article] Preparation of a Novel PEG-Clay Hybrid as a DDS Material : Dispersion Stability and Sustained Release Profiles (2005)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Journal of Controlled Release 107(3) Pages: 408-416
• [Journal Article] Lactosylated Poly(ethylene glycol)-siRNA Conjugate through Acid-Labile b-Thiopropionate Linkage to Construct pH-Sensitive Polyion Complex Micelles Achieving Enhanced Gene Silencing in Hepatoma Cells (2005)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Journal of American Chemical Society, Communication 127(6) Pages: 1624-1625
• [Journal Article] A reactive poly(ethylene glycol) layer to achieve specific SPR sensing with a high S/N ratio : the substantial role of a short under-brushed PEG layer in minimizing nonspecific adsorption (2005)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Analytical Chemistry 77(4) Pages: 1075-1080
• [Journal Article] Ligand Density Effect on Biorecognition by PEGylated Gold Nanoparticles : Regulated Interaction of RCA120 Lectin with Lactose Installed to the Distal End of Tethered PEG Strands on Gold Surface (2005)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Biomacromolecules 6 Pages: 818-824
• [Journal Article] Preparation of Functionally PEGylated Gold Nanoparticles with Narrow Distribution through Autoreduction of Auric Cation by alpha-Biotinyl-PEG-block-[poly(2-(N,N-dimethylamino)ethyl methacrylate)] (2004)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Langmuir 20 Pages: 6396-6400
• [Journal Article] Polyion Complex Micelles of pDNA with Acetal-poly(ethylene glycol)-poly(2-(dimethylamino)ethyl methacrylate) Block Copolymer as the Gene Carrier System : Physicochemical Properties of Micelles Relevant to Gene Transfection Efficacy (2004)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Biomacromolecules 5 Pages: 2128-2136
• [Journal Article] pH-Sensitive Nanogel Possessing Reactive PEG Tethered Chains on the Surface, Macromolecules (2004)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Macromolecules 37 Pages: 5389-5396
• [Journal Article] Synthesis of Heterotelechelic Poly(ethylene glycol) Derivatives Having alpha-Benzaldehyde and omega-Pyridyl Disulfide Groups by Ring Opening Polymerization of Ethylene Oxide Using 4-(Diethoxymethyl)benzyl Alkoxide as a Novel Initiator (2004)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Bioconjugate Chemistry 15 Pages: 424-427
• [Journal Article] Nanospheres for DNA separation chips (2004)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Nature Biotechnology March 3 Pages: 337-340
• [Journal Article] Preparation of Water-Soluble PEGylated Semiconductor Nanocrystals (2004)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Chemistry Letter 33 Pages: 840-841
• [Patent(Industrial Property Rights)] 腫瘍組織で選択的に分解性を示す血中滞留性素子 (2005)
  • Inventor(s): 長崎 幸夫
  • Industrial Property Rights Holder: 筑波大学
  • Industrial Property Number: 2005-050708
  • Filing Date: 2005-02-25
• [Publications] 長崎幸夫, Mari Tabuchi, Masanori Ueda, Noritada Kaji, Yuichi Yamasaki, Yukio Nagasaki, Kenichi Yoshikawa, Kazunori Kataoka, Yoshinobu Baba: "Nanospheres for DNA separation chips"Nature Biotech.. Vol.22, March 3. 337-340 (2004)
• [Publications] 長崎幸夫, Takehiko Ishii, Hidenori Otsuka, Kazunori Kataoka, Yukio Nagasaki: "Preparation of Functionally PEGylated Gold Nanoparticles with Narrow Distribution through Autoreduction of Auric Cation by alpha-Biotinyl-PEG-block-[poly(2-(N,N-dimethylamino)ethyl methacrylate)]"Langmuir. 20. 561-564 (2004)
• [Publications] 長崎幸夫, Takeshi Matsuya, Shigeru Tashiro, Nobuhiro Hoshino, Naoya Shibata, Yukio Nagasaki, Kazunori Kataoka: "A Core-Shell-Type Fluorescent Nanosphere Possessing Reactive Poly(ethylene glycol) Tethered Chains on the Surface for Zeptomole Detection of Protein in Time-Resolved Fluorometric Immunoassay"Analytical Chemistry. 75. 6124-6132 (2003)
• [Publications] 長崎幸夫, Motoi Oishi, Shigeki Sasaki, Yukio Ngasaki, Kazunori Kataoka: "pH-responsive Oligodeoxynucleotide (ODN)-Poly(ethylene glycol) Conjugate through Acid-labile b-Thiopropionate Linkage : Preparation and Polyion Complex Micelle Formation"Biomacromolecules. 4. 1426-1432 (2003)
• [Publications] 長崎幸夫, I.Umezu, R.Koizumi, K.Mandai, T.Aoki-Matsumoto, K.Mizuno, M.Inada, A.Sugimura, Y.Sunaga, T.Ishii, Y.Nagasaki: "Optical Properties of CdS nanocrystal covered by polymer chains on the surface"Microelectronic Engineering. 66. 53-58 (2003)
• [Publications] 長崎幸夫, Hitoshi Furusho, Hisae Miyamoto, Katsumi Chikama, Hisato Hayashi, Yukio Nagasaki: "Optical and Electrical Properties of Polyimide Derivatives Including Quinoxaline Moiety"Journal of Photopolymer Science and Technology. 16. 269-272 (2003)
• [Publications] 長崎幸夫, Hidenori Otsuka, Yukio Nagasaki, Kazunori Kataoka: "P EGylated nanoparticles for biological and pharmaceutical applications"Advanced Drug Delivery Reviews, Elsevier. 14 (2003)