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Mechanistic analysis and reaction control of ionizable drugs and their conjugates with dendritic polymers in a biomimetic membrane system

Research Project

Project/Area Number 19K05541
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

NAGATANI Hirohisa  金沢大学, 物質化学系, 教授 (90346297)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsアントラサイクリン / デンドリマー / 液液界面 / 凝集誘起発光 / 分光電気化学 / イオン性薬剤 / アントラキノン / 生体膜模倣液液界面 / 生体膜模倣 / 生体模倣膜 / 多分岐高分子 / ドラッグデリバリーシステム
Outline of Research at the Start

リン脂質膜を吸着させた水/有機溶媒界面を生体膜模倣反応場として利用し、界面反応の高感度解析が可能な分光電気化学法によるイオン性薬剤の膜表面・膜透過反応の解明を行う。イオン性薬剤には、抗がん剤として薬物動態の解明が重要なアントラサイクリン系抗生物質などを用い、分子構造と膜表面における反応性の相関を含めた膜透過反応機構を明らかにする。さらに、多分岐高分子を外部刺激に応答する機能性薬剤キャリアとして応用し、薬剤の膜表面反応と相間分配特性の動的制御を行う。

Outline of Final Research Achievements

The membrane surface and transmembrane processes of ionizable drugs including anthracycline antibiotics were studied spectroelectrochemically at liquid-liquid interfaces as a model of biomembrane. The aggregation-induced emission mechanism of water-soluble tetraphenyl ethene derivatives was also elucidated at liquid-liquid and biomimetic interfaces. The ion association of ionizable drugs with dendrimers and its interfacial mechanism were studied for evaluating the capability of dendrimers as functional drug carrier.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

モデル反応場を用いてイオン性薬剤の生体膜における表面吸着や膜透過反応の機構を解析する方法論を示し,薬剤の分子構造と薬物動態の相関を検討する上で重要な知見を得た。また、多分岐高分子との複合化による薬剤の相間分配挙動の制御に限定的ながら成功し,多分岐高分子がドラッグデリバリーのための薬剤キャリアとして有用であること確認した。さらに液液界面や膜表面で選択的に生じる凝集誘起発光の反応系を見いだし,膜表面を対象とした電位感受性蛍光プローブとして応用できる可能性を示した。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] Kyungpook National University(韓国)

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  • [Journal Article] Transfer Mechanism of Anthracycline Antibiotics and Their Ion‐Association with PAMAM Dendrimer at Liquid|Liquid Interfaces2022

    • Author(s)
      Takami Toshinari、Kanai Shohei、Nishiyama Yoshio、Lee Hye Jin、Nagatani Hirohisa
    • Journal Title

      ChemElectroChem

      Volume: 9 Issue: 13 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1002/celc.202200359

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A soft on/off switch based on the electrochemically reversible H?J interconversion of a floating porphyrin membrane2021

    • Author(s)
      Molina-Osorio Andres F.、Yamamoto Sho、Robayo-Molina Ivan、Gamero-Quijano Alonso、Nagatani Hirohisa、Scanlon Micheal D.
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 12 Issue: 30 Pages: 10227-10232

    • DOI

      10.1039/d0sc05786j

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Interfacial association of ferritin with anionic fluorescent probe at the 1,2-dichloroethane/water interface2021

    • Author(s)
      Sakae Hiroki、Takasuga Koji、Yokoyama Takashi、Nagatani Hirohisa
    • Journal Title

      Journal of Electroanalytical Chemistry

      Volume: 888 Pages: 115175-115175

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2021.115175

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Aggregation-Induced Emission of Water-Soluble Tetraphenylethene Derivatives at Polarized Liquid|Liquid Interfaces2020

    • Author(s)
      Makoto Nabara, Sho Yamamoto, Yoshio Nishiyama, Hirohisa Nagatani
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 36 Issue: 35 Pages: 10597-10605

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c01962

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ion transfer and adsorption of water-soluble metal complexes of 8-hydroxyquinoline derivatives at the water|1,2-dichloroethane interface2020

    • Author(s)
      Yamamoto Sho、Kanai Shohei、Takeyama Marie、Nishiyama Yoshio、Imura Hisanori、Nagatani Hirohisa
    • Journal Title

      Journal of Electroanalytical Chemistry

      Volume: 856 Pages: 113566-113566

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2019.113566

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Spectroelectrochemical Analysis of Mitoxantrone across a Biomimetic Liquid|Liquid Interface2021

    • Author(s)
      Ryuto Mashita, Yoshio Nishiyama, Hirohisa Nagatani
    • Organizer
      72th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Specific Aggregation Behavior of Water-Soluble AIEgens at Liquid|Liquid Interfaces2021

    • Author(s)
      Hirohisa Nagatani
    • Organizer
      72th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Spectroelectrochemical study of ferritin-anionic fluorescent probe association at the 1,2-dichloroethane/water interface2021

    • Author(s)
      Hiroki Sakae, Koji Takasuga, Takashi Yokoyama, Hirohisa Nagatani
    • Organizer
      72th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 液液界面におけるテトラサイクリン系抗生物質の分光電気化学解析2021

    • Author(s)
      山村 康志郎, 西山 嘉男, 永谷 広久
    • Organizer
      日本分析化学会第70年会
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  • [Presentation] PAMAMデンドリマー共存下の液液界面におけるミトキサントロンのイオン移動反応挙動2021

    • Author(s)
      真下 隆都, 西山 嘉男, 永谷 広久
    • Organizer
      日本分析化学会第70年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct Characterization of Water-Soluble AIEgens at Liquid|Liquid Interfaces2021

    • Author(s)
      Hirohisa Nagatani
    • Organizer
      Asian Conference on Analytical Sciences 2021 (ASIANALYSIS XV)
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] アニオン性bis-MPAデンドリマーのイオン会合体形成と液液界面反応挙動2021

    • Author(s)
      藤村 尚人, 西山 嘉男, 永谷 広久
    • Organizer
      第67回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 液液界面におけるアゾベンゼン誘導体のイオン移動・吸着反応の光応答性2021

    • Author(s)
      長谷川 司, 中野 湧太, 西山 嘉男, 永谷 広久
    • Organizer
      第67回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 液液界面をモデル反応場としたミトキサントロンの膜透過反応機構の検討2020

    • Author(s)
      真下 隆都, 西山嘉男, 永谷広久
    • Organizer
      日本分析化学会第69年会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 真下 隆都, 西山嘉男, 永谷広久2020

    • Author(s)
      リン脂質吸着液液界面におけるミトキサントロンの分光電気化学解析
    • Organizer
      第66回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 液液界面におけるアントラサイクリン誘導体とデンドリマーの吸着反応挙動2019

    • Author(s)
      金井 祥平, 高見 俊成, 西山 嘉男, 永谷 広久, 井村 久則
    • Organizer
      日本分析化学会第68年会
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  • [Presentation] 液液界面におけるアニオン性アゾベンゼン誘導体の電荷移動反応制御2019

    • Author(s)
      中野 湧太, 永谷 広久, 西山嘉男, 井村 久則
    • Organizer
      日本分析化学会第79回分析化学討論会
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  • [Presentation] 液液界面における凝集誘起発光性色素の電位依存会合特性2019

    • Author(s)
      名原 真人, 山本 翔, 西山 嘉男, 永谷 広久, 井村 久則
    • Organizer
      日本分析化学会第68年会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 多分岐高分子を用いた液液界面における電荷移動反応の動的制御2019

    • Author(s)
      永谷 広久
    • Organizer
      日本分析化学会第68年会
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    • Invited
  • [Presentation] 生体模倣液液界面日本語おけるアントラサイクリン誘導体とデンドリマーの分子間相互作用2019

    • Author(s)
      金井祥平, 高見俊成, 西山嘉男, 永谷広久, 井村久則
    • Organizer
      日本化学会北陸地区講演会と研究発表会
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  • [Presentation] 液液界面におけるアニオン性テトラフェニルエチレンの凝集誘起発光特性2019

    • Author(s)
      名原真人, 山本翔, 西山嘉男, 永谷広久, 井村久則
    • Organizer
      日本化学会北陸地区講演会と研究発表会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 液液界面におけるアントラキノン系薬剤の分光電気化学的研究2019

    • Author(s)
      眞下隆都, 西山嘉男, 永谷広久
    • Organizer
      日本化学会北陸地区講演会と研究発表会
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  • [Remarks] 金沢大学理工学域物質化学類化学コース 分析化学研究室

    • URL

      http://chem.s.kanazawa-u.ac.jp/anal/index.html

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  • [Remarks] 金沢大学理工学域物質化学類化学コース 分析化学研究室

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      http://chem.s.kanazawa-u.ac.jp/anal/index.html

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  • [Remarks] 金沢大学理工学域物質化学類分析化学研究室

    • URL

      http://chem.s.kanazawa-u.ac.jp/anal/

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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