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機能性多糖ナノスフェアの設計とゲルバイオ材料としての応用

Research Project

Project/Area Number 16J10106
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

竹田 茂生  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsゲル / グルカンデンドリマー / 抗腫瘍効果 / 細胞内デリバリー / 核酸デリバリー
Outline of Annual Research Achievements

様々な合成高分子や生体高分子からなるヒドロゲルは、その力学特性や高い含水率だけでなく様々な薬物を吸収、放出し得ることから、バイオ・医療への応用が活発に研究されている。その中でも生分解性を有するハイドロゲルは医療応用において、ゲル特有の物理的、機能的特性だけでなく体内での残留の問題点を解決でき、薬物徐放材料や再生医療用足場材料としての応用が期待されている。生分解性の生体高分子は多糖やポリペプチド、核酸などが挙げられるが、動物由来の高分子は病原の混入や均質性などの問題がある。一方、生分解性合成高分子の代表的なものとしてポリ乳酸やポリアセタールなどがあり、側鎖に種々の官能基を導入することで分解速度を制御することが出来る。しかしながら、これらの合成高分子は親水性が低いため、そのゲルの含水性は低く、ヒドロゲルとして応用するには親水性ポリマーとの共重合などの工夫が必要であり、工業生産における安定性や生体内使用時の用途選択性などに課題がある。
そこで本研究では、新規球状多糖である3Dグルカンの種々の機能化を行い、ドラッグデリバリーシステム(DDS)における新規ナノキャリアの開発を行った。種々のサイズを有する単分散の3Dグルカン(直径10nm, 20nm, 30nm, 40nm)に長鎖アルキル基を導入した疎水化3Dグルカンあるいは、スペルミンなどの多価アミンを3Dグルカンに導入したカチオン性3Dグルカンが、細胞内デリバリーシステムとして、有用であることを明らかにした。さらに、3Dグルカンをビルディングブロックとした新規3Dグルカン集積ゲルを設計し、その機能評価を行った。反応性3Dグルカンを光重合して得られるヒドロゲルは、アミラーゼ酵素で分解するとともに内包したタンパク質を放出しえる新規酵素応答性ゲルであることが明らかになり、DDSや再生医療材料として期待される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Self-assembled nanogel of cholesterol-bearing xyloglucan as a drug delivery nanocarrier2017

    • Author(s)
      S. Sawada, H. Yukawa, S. Takeda, Y. Sasaki, K. Akiyoshi
    • Journal Title

      Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition

      Volume: 28 Issue: 10-12 Pages: 1183-1198

    • DOI

      10.1080/09205063.2017.1320827

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self-assembled nanogels of cholesterol-bearing hydroxypropyl cellulose: A thermoresponsive building block for nanogel tectonic materials2016

    • Author(s)
      Y. Tahara, M. Sakiyama, S. Takeda, T. Nishimura, S. Mukai, S. Sawada, Y. Sasaki, K. Akiyoshi
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 32 Issue: 47 Pages: 12283-12289

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.6b02406

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanoscopic Structural Investigation of Physically Cross-Linked Nanogels Formed from Self-Associating Polymers2016

    • Author(s)
      Y. Sekine, H. Endo, H. Iwase, S. Takeda, S. Mukai, H. Fukazawa, K. C. Littrell, Y. Sasaki, K, Akiyoshi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B

      Volume: 120 Issue: 46 Pages: 11996-12002

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b06795

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 機能性グルカンナノスフェアによる新規核酸ナノキャリアの開発2017

    • Author(s)
      張若詩・竹田茂生・澤田晋一・佐々木善浩・秋吉一成
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵素分解性を有する多糖ナノゲル集積ゲルの設計と機能評価2016

    • Author(s)
      竹田茂生、澤田晋一、佐々木善浩、秋吉一成
    • Organizer
      第65回高分子学会討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 機能性グ ルカンナノスフェアの設計と核酸デリバリーキャリアの開発2016

    • Author(s)
      竹田茂生、澤田晋一、佐々木善浩、秋吉一成
    • Organizer
      第32回日本DDS学会学術集会
    • Place of Presentation
      グランシップ(静岡県コンベンションアーツセンター)(静岡県・静岡市)
    • Year and Date
      2016-06-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 機能性グルカンデンドリマーを用いた核酸デリバリー2016

    • Author(s)
      竹田茂生、澤田晋一、佐々木善浩、秋吉一成
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-05-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] カチオン性グルカンナノスフェア、複合体、核酸導入剤及びがん治療剤2017

    • Inventor(s)
      秋吉一成、竹田茂生、澤田晋一、佐々木善浩
    • Industrial Property Rights Holder
      秋吉一成、竹田茂生、澤田晋一、佐々木善浩
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-043500
    • Filing Date
      2017-03-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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