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Comprehensive investigations on development, biodistribution, and safety of nanoparticle-loaded dry powder formulations for inhalation with high nanoparticle redispersibility and aerosol performance

Research Project

Project/Area Number 17K08258
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Physical pharmacy
Research InstitutionMeijo University

Principal Investigator

Okuda Tomoyuki  名城大学, 薬学部, 准教授 (20513857)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsナノ粒子 / 吸入粉末剤 / 再分散 / 粉末微粒子設計 / エアロゾルデリバリー / 噴霧急速凍結乾燥法 / 肺内デリバリー / ドラッグデリバリーシステム / 粒子設計 / 粉体工学
Outline of Final Research Achievements

In the present study, effective excipients and powderization techniques were comprehensively investigated for successful development of nanoparticle-loaded dry powder formulations for inhalation with high nanoparticle redispersibility and aerosol performance, demonstrating the superiority of combination of trehalose and leucine through spray-freeze drying. Moreover, surface modification of nanoparticles with functional groups or polyethylene glycol could significantly improve their redispersibility, whereas their particle size did not affect it. Pharmacokinetic studies in vitro and in vivo showed that distribution or membrane association and permeation of nanoparticles in the lungs after inhalation can be affected by their redispersion and local, highly concentrated exposure in dry powder formulations besides their surface modification and particle size, resulting in their different pharmacokinetics between dry powder and dispersion formulations.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リポソームなどの医療用ナノ粒子を応用することで、徐放性あるいは滞留性などのドラッグデリバリー機能を付与した新たな吸入粉末剤の開発が強く望まれている。本研究で得られた知見は、このような製剤を効率的に開発するための極めて有用な情報源となる。特に、吸入粉末製剤化に伴うナノ粒子の再分散が及ぼす肺内動態への影響を動物実験で実証したのは、本研究が初めてと思われる。吸入粉末製剤化は、ナノ粒子とともに生体内安定性に乏しい医薬品候補の臨床応用を実現する方略として有望であり、難治性・致死性の肺疾患に対する画期的な治療法の確立に大きく貢献するものと考えられる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2019 2018 2017

All Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] 肺内でナノ粒子を構成するドラッグデリバリーシステム型吸入粉末剤の開発とその評価2019

    • Author(s)
      奥田知将
    • Organizer
      日本薬剤学会第34年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ粒子の物性および再構築性が及ぼす気道内投与後の肺内分布挙動への影響2019

    • Author(s)
      照屋利歩、奥田知将、石田絵里衣、岡本浩一
    • Organizer
      第35回日本DDS学会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 粉末製剤溶解後のナノ粒子の再分散性・細胞毒性に及ぼすPEG誘導体の効果2019

    • Author(s)
      坂本一樹、奥田知将、須田冴香、岡本浩一
    • Organizer
      第65回日本薬学会東海支部大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 吸入用粉末微粒子に充填したナノ粒子の気液界面細胞培養系での透過特性2019

    • Author(s)
      坂本一樹、奥田知将、伊藤優香、岡本浩一
    • Organizer
      日本薬学会第139年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ナノ粒子搭載型吸入粉末剤の開発を指向したナノ粒子の表面修飾の効果2018

    • Author(s)
      伊藤優香、奥田知将、坂本一樹、岡本浩一
    • Organizer
      日本薬剤学会第33年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 噴霧急速凍結乾燥技術を基盤とした肺深部送達型吸入粉末剤の開発とその応用2018

    • Author(s)
      奥田知将
    • Organizer
      日本薬剤学会第33年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Comprehensive information for efficient development of nanoparticle-loaded dry powder inhalation formulations2018

    • Author(s)
      Tomoyuki Okuda, Fumika Santo, Hirokazu Okamoto
    • Organizer
      2018 Controlled Release Society Annual Meeting & Exposition
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナノ粒子の再分散に適した噴霧急速凍結乾燥微粒子の粉体特性2018

    • Author(s)
      奥田知将、山東史佳、岡本浩一
    • Organizer
      日本薬学会第138年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 肺での沈着とナノ粒子の再構築に適した吸入粉末剤の開発に向けた基礎研究2017

    • Author(s)
      山東史佳、奥田知将、岡本浩一
    • Organizer
      日本薬剤学会第32年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ナノ粒子のin vitro粘膜吸収評価を指向した基礎的検討2017

    • Author(s)
      鈴木健太郎、伊藤優香、奥田知将、岡本浩一
    • Organizer
      第63回日本薬学会東海支部総会・大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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