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Monitoring molecular states of lipid drug career and active component using Raman spectroscopy

Research Project

Project/Area Number 23K06086
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
Research InstitutionMeiji Pharmaceutical University

Principal Investigator

深水 啓朗  明治薬科大学, 薬学部, 教授 (20366628)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsラマン分光法 / リポソーム / 脂質 / プローブ
Outline of Research at the Start

本研究ではラマン分光測定を活用し,リポソームを構成する脂質および有効成分の構造を評価する技術を開発する.具体的には,脂質のアルキル側鎖に由来するラマン散乱のピーク強度比を測定することによって,リポソームの殻を形成する脂質二重層における脂質の充填構造,ひいてはリポソームの強度あるいは薬物の放出性と密接な関わりが想定される膜の流動性について評価する.また,リポソームに内包される有効成分の分子状態について,結晶性の指標となる特性ピークを解析する.ここで得られた知見は,医薬品の開発過程全般にわたって活用できることから,実製造後の品質管理までをも見据えた分析技術となることが期待できる.

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではラマン分光測定を活用し,リポソームを構成する脂質および有効成分の構造を評価する技術を開発する.具体的には,脂質のアルキル側鎖に由来するラマン散乱のピーク強度比を測定することによって,リポソームの殻を形成する脂質二重層における脂質の充填構造,ひいてはリポソームの強度あるいは薬物の放出性と密接な関わりが想定される膜の流動性について評価することを目的としている.また,リポソームに内包される有効成分の分子状態について,結晶性の指標となる特性ピークを解析し,リポソームからの薬物放出に関わる因子の特定につなげることを企図した.
初年度である2023年度は,プローブ型ラマン分光計を用いて,リモートローディング(RL) 法によって調製したリポソームおよびシプロフロキサシン塩酸塩(CPFX)封入リポソームにおける透析工程のラマンスペクトルを経時的に測定した.そもそもラマン分光法は低感度が課題であるが,ボールプローブの周囲に透析膜を装着し,試料を検出器の近傍に密着させる工夫により,良好なスペクトルを得ることに成功した.
精度良く定量することに成功した一例について述べると,RL法によって調製されたCPFX封入リポソーム(CPFX-RLL)のラマンスペクトルにおいて,CPFX由来のピーク強度は薬物封入時に増加し,薬物放出により低下した.全てのラマンモニタリングにおいて,ラマン分光法と部分最小二乗(PLS)解析の併用によって算出されたリポソーム中のCPFX濃度の定量値と,UV測定によって得られた定量値の差は6.7%以内であった.したがって,ラマン分光法とPLS解析を併用したリポソーム製剤の定量評価は,一般的な手法であるUVによる評価と同等の精度であることが示された.これらの結果より,ラマン分光法がリポソーム製剤の品質評価の革新的な方法となる可能性を示すことができた.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

調製したリポソームの形態を観察するCryo-TEMおよび微細構造を推定できるSAXS測定について,千葉大学大学院 製剤工学研究室の協力が得られたため,調製したリポソームの詳細なキャラクタリゼーションが可能となり,研究の進展に大きく寄与した.

Strategy for Future Research Activity

リポソームに封入する薬物をCPFXだけでなくイリノテカンやドキソルビシンなどについても検討し,千葉大学で先行して得られている知見と比較するとともに,Cryo-TEMによる形状観察と1H-NMR測定を並行して行い,視覚的な評価に加えてCPXの分子運動性について検討することで,ラマン分光法の考察を深める.

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Coherent Inc.(米国)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Real-Time Quantitative Evaluation of a Drug during Liposome Preparation Using a Probe-Type Raman Spectrometer2024

    • Author(s)
      Sato Takumi、Haneishi Kazuki、Hisada Hiroshi、Fujii Mika Yoshimura、Koide Tatsuo、Fukami Toshiro
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 40 Issue: 15 Pages: 7962-7973

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.3c03872

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] プローブ型ラマン分光器を用いたシプロフロキサシン封入リポソームの物性評価2024

    • Author(s)
      佐藤 匠,小出 達夫,深水 啓朗
    • Organizer
      日本薬学会 第144年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ラマン分光法を用いたリポソームの脂質膜相転移および薬物放出性の同時モニタリング2024

    • Author(s)
      山田 凌也,佐藤 匠,小出 達夫,深水 啓朗
    • Organizer
      日本薬学会 第144年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 粒子軌跡解析法および遠心沈降法を用いたリポソームの精密な粒度分布評価2023

    • Author(s)
      山田凌也,佐藤匠,佐藤優穂,廣瀬侑太郎,小出達夫,深水啓朗
    • Organizer
      日本薬剤学会 第48回 製剤・創剤セミナー
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ラマン分光法を用いた培養液中グルコース及び乳酸の定量モデル開発2023

    • Author(s)
      山田桃佳,佐藤匠,久田浩史,小出達夫,深水啓朗
    • Organizer
      第67回 日本薬学会 関東支部大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] プローブ型ラマン分光器を用いたシプロフロキサシン封入リポソームの物性評価2023

    • Author(s)
      佐藤匠,小出達夫,深水啓朗
    • Organizer
      第11回PhysChem Forum Japan
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 複数の測定手法を用いたリポソームの多角的な粒子径解析2023

    • Author(s)
      松田実紗,山田凌也,佐藤優穂,廣瀬侑太郎,深水啓朗
    • Organizer
      第11回PhysChem Forum Japan
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] 明治薬科大学 分子製剤学研究室 研究業績

    • URL

      https://u-lab.my-pharm.ac.jp/~molpharm/achievements.html

    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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