Preparation of surface-functionalized particles and their interaction with immune cells
| Project/Area Number |
21H03827
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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 90120:Biomaterials-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
菊池 明彦 東京理科大学, 先進工学部マテリアル創成工学科, 教授 (40266820)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 允人 東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 教授 (40277281)
小松 周平 東京理科大学, 先進工学部マテリアル創成工学科, 助教 (60843844)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
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| Keywords | 温度応答性 / 高分子微粒子 / 形状制御 / 表面物性 / 免疫細胞 / コア－コロナ型微粒子 / 形状変化 / 細胞－微粒子相互作用 / 微粒子 / 微粒子形状 / 分解性 / マンノース / 貪食 |
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| Outline of Research at the Start |
マクロファージや樹状細胞は、生体内における初期の免疫反応で異物排除に関わる重要な細胞である。申請者らは、高分子微粒子表面がより疎水的で球状の微粒子がマクロファージに貪食されやすいことを明らかにした。一方、マクロファージの代謝や、機能が微粒子の貪食に与える影響は未解明である。本研究では、温度刺激により表面物性と形状を変化しうる微粒子の特性が、
1)マクロファージや樹状細胞への貪食に与える細胞の代謝や活性化
2)マンノースレセプターと微粒子の特異的相互作用が両細胞への微粒子貪食、ならびに免疫機能
に与える影響を明らかにし、抗腫瘍免疫の活性化を実現する微粒子の設計指針を明らかにすることを目的にする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、温度変化に応答して表面物性と形状を変化させうるコア－コロナ型微粒子の調製と、免疫細胞との相互作用を明らかにすることを目的にしている。本年度は、特に最表面にマクロファージが認識するマンノースを導入した微粒子設計方法の確立と、コアに分解性を導入した微粒子の設計を中心に研究を行った。
マンノース導入微粒子の設計：温度応答性コロナ鎖の合成において、重合開始基側にビニル基を、成長末端側にカルボキシ基をそれぞれ導入後、カルボキシ基にマンノサミンを反応させ、マンノースを導入したマクロモノマーを得た。これを疎水性モノマーと水／アルコール混合溶媒で重合を行い、コア－コロナ型微粒子を得た。得られた微粒子は粒径が約700nmであった。さらに、微粒子を有するフィルムの延伸を行い、ロッド状微粒子を調製することにも成功した。今後、マクロモノマーと微粒子の合成を推進し、免疫細胞との相互作用に与えるマンノース、表面物性、形状の影響を明らかにする。
コアに分解性を導入した微粒子の設計：細胞との相互作用を長期的に検討する場合、微粒子が分解性を有することが望ましい。そこで、生分解性高分子をコアに有する微粒子の調製を行った。前年度までに、溶媒置換法により微粒子設計の検討を行い、所定粒径の微粒子の調製はできていたが、微粒子の回収率が低い問題があったため、高分子溶液を水中で乳化し、微粒子を調製する方法を検討した。高分子溶液を水中に混和後直ちに超音波処理を行い、乳化を行った。このまま攪拌しながら有機溶媒を揮発留去し、微粒子を得た。高分子溶液と水との容積比を適切に制御することで所定の粒径を有する分解性微粒子を得られることがわかった。さらに、この微粒子は温度変化でロッド状から球状へと変化することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マンノースを導入した微粒子調製については、当初、マンノースの導入確認に手間取ったが、13C NMR解析から導入確認ができることがわかり、マクロモノマー調製と微粒子調製まで研究を進めることができた。
分解性微粒子の調製条件の検討は、高分子溶液の濃度、高分子溶液と水との容積比を制御することで、調製条件を確立できたので、概ね研究は順調に進んでいるものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、表面物性と形状とを変化しうる微粒子と免疫細胞との相互作用に与える微粒子物性の影響を明らかにすることを目的にしている。これまでに、微粒子設計は概ね確立できたので、今後は細胞との相互作用解析に重点をおき、研究を推進する。特に、微粒子の取り込み挙動と微粒子の形状、表面物性の影響を明らかにするとともに、免疫細胞の細胞機能解析（分泌する生理活性物質の解析）にも着目して研究を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
