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Preparation of "ultra-low-density" porous particles by controlling self-emulsification phenomenon and their application to pulmonary DDS

Research Project

Project/Area Number 20H04531
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 90120:Biomaterials-related
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

Murakami Yoshihiko  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00339748)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 村上 智亮  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (10728447)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Keywords多孔質粒子 / 自己乳化 / エマルション / 経肺投与 / 薬物送達システム
Outline of Research at the Start

本申請研究では、本申請者が発見した「高分子乳化剤(ブロック共重合体)による自己乳化現象」を巧みに利用することによって、「『1回のみ』の乳化操作で『多孔質』粒子が形成する」新しい技術を確立し、空気動力学特性に優れた「超低密度」多孔質粒子を開発することによって、「治療効果が極めて高い経肺投与DDSシステム」の実現を目指す。

Outline of Final Research Achievements

Pulmonary drug delivery system (DDS) is a method of delivering drugs (or drug carriers) to the lungs by inhalation. The advantages of this method include a high drug absorption efficiency due to the use of alveoli having a large surface area and many capillaries and no pain. In this project, porous microparticles with desired pore diameter and number of pores were prepared by detailed evaluation of the self-emulsification phenomenon. The aerodynamic properties of the porous microparticles were evaluated using a cascade impactor (simulated lung), and we succeeded in producing porous microparticles that can easily reach deep into the lungs.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本技術では、多孔質粒子を形成するために必要な乳化操作は「1回」のみである。そのため、「2回」の乳化操作が必要となる従来の多孔質粒子作製技術と比較すると、プラントの工程数・必要電力が削減され、コストやエネルギーの低減につながる(特に、医療用材料のコスト低減は、加速する高齢化社会の医療費削減につながり、社会的な波及効果が高い)。また不明な点が多かった現象である自己乳化現象について、影響を及ぼす因子を詳細に検討することによって、現象を利用して材料を開拓する際の指針が得られたことに意義がある。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (13 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Thermoresponsive polysaccharide particles: Control of dissolution and release properties2022

    • Author(s)
      Sato Takumi、Saito Hiromu、Murakami Yoshihiko
    • Journal Title

      Journal of Drug Delivery Science and Technology

      Volume: 76 Pages: 103793-103793

    • DOI

      10.1016/j.jddst.2022.103793

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature-Responsive Polysaccharide Microparticles Containing Nanoparticles: Release of Multiple Cationic/Anionic Compounds2022

    • Author(s)
      Sato Takumi、Murakami Yoshihiko
    • Journal Title

      Materials

      Volume: 15 Issue: 13 Pages: 4717-4717

    • DOI

      10.3390/ma15134717

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Precise control of the surface and internal morphology of porous particles prepared using a spontaneous emulsification method2021

    • Author(s)
      Nishimura, S., Murakami, Y.
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 37 Issue: 10 Pages: 3075-3085

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c03311

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Facile preparation of porous polymeric sheets with different sizes of pores on both sides using spontaneous emulsification2021

    • Author(s)
      Nishimura, S., Murakami, Y.
    • Journal Title

      Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp.

      Volume: 614 Pages: 126149-126149

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2021.126149

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 自己乳化現象を利用した「超低密度」多孔質マイクロ粒子の作製 ~経肺投与DDSへの応用を目指して~2022

    • Author(s)
      田口諒・村上義彦
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 自己乳化現象を利用した多孔質マイクロ粒子の作製~経肺投与DDSへの応用に向けて~2022

    • Author(s)
      田口諒・村上義彦
    • Organizer
      第44回日本バイオマテリアル学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 自己乳化現象の制御による超低密度多孔質バイオマテリアルの作製2022

    • Author(s)
      村上義彦, 高見拓, 西村真之介
    • Organizer
      プラスチック成形加工学会第33回年次大会
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 自己乳化現象を利用した「超低密度」多孔質バイオマテリアルの作製 ~経肺投与DDSへの応用を目指した薬物放出制御~2021

    • Author(s)
      田口諒, 西村真之介, 村上義彦
    • Organizer
      第70回高分子学会年次大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 経肺投与DDSを指向した水性二相分配系を用いたエマルションおよび微粒子の作製2021

    • Author(s)
      森口香帆, 村上義彦
    • Organizer
      第70回高分子学会年次大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 自己乳化現象を利用した「超低密度」多孔質バイオマテリアルの作製 ~経肺投与DDSへの応用を目指した薬物放出制御~2021

    • Author(s)
      田口諒, 西村真之介, 村上義彦
    • Organizer
      第43回日本バイオマテリアル学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 経肺投与DDSを指向した水性二相分配系を用いたエマルションおよび微粒子の作製2021

    • Author(s)
      森口香帆, 村上義彦
    • Organizer
      第43回日本バイオマテリアル学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 自己乳化現象を利用した多孔質シート作製のための新技術2020

    • Author(s)
      西村真之介, 村上義彦
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      第69回高分子学会年次大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 多糖のゾル-ゲル転移を利用した温度応答性マイクロ粒子の開発 ~経肺投与DDSへの応用~2020

    • Author(s)
      佐藤拓未, 村上義彦
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 自己乳化現象を利用した「超低密度」多孔質バイオマテリアルの作製 ~経肺投与DDSへの応用~2020

    • Author(s)
      岡部美咲, 西村真之介, 村上義彦
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 経肺投与DDSを指向した水性二相分配系を用いたエマルションおよび微粒子の作製2020

    • Author(s)
      森口香帆, 村上義彦
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of temperature-responsive microparticles formed via sol-gel transition for pulmonary delivery2020

    • Author(s)
      Sato, T., Murakami, Y.
    • Organizer
      47th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Novel method for preparing porous sheets by using spontaneous emulsification2020

    • Author(s)
      Nishimura, S., Murakami, Y.
    • Organizer
      47th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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