Development of a handy system for rapid drug monitoring from tiny amounts of blood
| Project/Area Number |
21H03805
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
緒方 元気 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 特任准教授 (80452829)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日比野 浩 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (70314317)
栄長 泰明 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (00322066)
楠原 洋之 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (00302612)
椎木 弘 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (70335769)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
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| Keywords | 治療薬物モニタリング / ダイヤモンド電極 / 分子インプリンティング / 抗がん剤 / ボロンドープダイヤモンド電極 / 電気化学センサ / 分子鋳型 / ドキソルビシン / パゾパニブ / 分子標的薬 / 導電性ダイヤモンド電極 / ダイヤモンドセンサ / 導電性ダイヤモンド / 電気化学 / TDM |
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| Outline of Research at the Start |
治療薬物モニタリング(Therapeutic Drug Monitoring: TDM)は、薬物の治療効果や患者QOLの飛躍的な向上が見込まれるため、近年、その活用が医療現場から大きく期待されている。しかしながら、薬の血中濃度を臨床の現場で簡便かつスピーディに測る技術が確立していないために、TDMが積極的に実施されている医療機関は非常に少ない。そこで、本研究では、血中の薬物濃度を、“極微量”の血液から“その場で瞬時に”定量する「ハンディ型の迅速薬物モニタリングシステム」の構築を目的とする。新規ポータプルシステムは、TDMを介したオーダーメイド治療を加速し、安心安全な医療の提供に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、薬物への選択性を付与する分子鋳型ポリマー (MIP) を電極上に修飾し、高選択性の電気化学薬物センサー開発に注力した。MIPは特定の分子を認識・捕捉するために、鋳型分子を用いて設計される高分子材料であり、混合物中での目標分子との選択的な結合が可能である。電極材料には、耐久性が高く、高感度測定に優位なホウ素ドープダイヤモンド (BDD) を選択した。本研究では、抗癌剤ドキソルビシン (DOX) を鋳型分子としたMIPを用い、MIP-BDD電気化学センサーを開発した。無修飾BDD電極を用いたDOXの電気化学測定では、－0.5 V付近に還元電流が観察される。同程度の電位印加により還元反応を示す他の薬を、DOXを鋳型分子としたMIP-BDD電極を用いて測定し、DOX選択性を評価した。
BDD電極と分子鋳型ポリマーのリンカーとして、N-(4-ヨードフェニル)アクリルアミドを電気化学的に修飾し、鋳型分子のDOXとモノマー、架橋剤の混合水溶液中にて重合させ、BDD電極上に分子鋳型ポリマー (MIP) を修飾したMIP-BDD電極を作製した。DOX、および、その他の薬は、MIP-BDD電極を用い、リニアスイープボルタンメトリーによって、PBS、ヒト血漿サンプル中で測定した。
無修飾BDD電極を用いた測定では、DOXと抗生物質リファンピシン、バンコマイシン
抗てんかん薬クロナゼパム、麻酔導入薬ミダゾラムは－0.4 V以下に還元反応を示し、混合溶液におけるDOXのみの定量が困難であることが推測された。DOXを鋳型分子としたMIP-BDD電極を用いた測定では、DOXにのみ還元反応を示したことから、MIPの反応選択性を確認した。血漿中においても、MIP-BDD電極を用いたDOX測定が可能であり、薬物血中濃度モニタリングのための電気化学センサーとしての応用が期待される。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(36 results)
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[Journal Article] Analysis of Pharmacokinetics in the Cochlea of the Inner Ear2021
Author(s)
Sawamura Seishiro、Ogata Genki、Asai Kai、Razvina Olga、Ota Takeru、Zhang Qi、Madhurantakam Sasya、Akiyama Koei、Ino Daisuke、Kanzaki Sho、Saiki Takuro、Matsumoto Yoshifumi、Moriyama Masato、Saijo Yasuo、Horii Arata、Einaga Yasuaki、Hibino Hiroshi
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Journal Title
Frontiers in Pharmacology
Volume: 12
Pages: 1-11
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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