2015 Fiscal Year Annual Research Report
細胞膜機能を模倣した3D固相による水現代病の認識と低減
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15H03846
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University |
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Principal Investigator |
細矢 憲 京都府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (00209248)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 汚染除去材料 / HPLC / ３D固相 / 表面修飾 / MPC / 細胞機能 / 血液評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
成果１）親水性基材として，検討の結果，ポリエチレングリコール（PEG）を主骨格とするモノマーを採用し，簡便な光開始ラジカル重合で多孔性薄膜層を得る難題に成功した。成果２）成果１で得られた薄膜層を用いて，新たな評価法として，ウマ保存血，人血を用いて，血球との相互作用を観察することにより，細胞膜機能との親和性についての知見を視覚的に得ることに成功した。成果３）フォスファチジルコリン基を持つモノマー（MPC)によって，上記親水性基材の表面修飾を行い，血球との相互作用，物質透過状況，物質捕捉能，等をHPLCも用いて詳細に検討し，目的とする表面機能を有する固相の形成に成功した。
以下，さらに詳しく記載する。成果１および成果２）PEG骨格を有するモノマーを用いる多孔性薄膜層の形成について，設備備品で購入した光学顕微鏡落射測定モードを用いて詳細に検討を行い，反応液の組成，光重合の条件等を決定した。この多孔体薄膜は３D固相の第二層，つまり中間層，あるいは第一層，つまり最下層となる候補であり，細胞膜層（第三層，外層）との相互作用を実測する上で，実際にウマ保存血，人血を用いて相互作用を検討した。溶血を起こせば，細胞膜との相互作用が強いことを意味し，３D固相における独立した中間層とはなり得ないため，溶血を起こさない特性について検討し，目的の性質を得た。成果３）第三層を形成するフォスファチジルコリン基を持つモノマーとしてMPCを選定し，表面修飾における重合条件に対するポリマー分子量について設備備品として購入したGPCを用いて検討を行い，ベストな表面修飾条件について重要な知見を得ることができた。
これにより，本成果報告・進捗欄に示す検討がスムーズに進行した。これらの成果に対して，第２６回クロマトグラフィー科学会において，ポスター賞を受賞した。
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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
本課題において対象とする物質は，医薬品および生活関連物質(PPCPs)に対する保持特性に関しては，１）水媒体（あるいは水環境）から固相に捕捉し，２）夾雑物洗浄の際の有機溶媒（アセトニトリルあるいはメタノール）環境でも固相に保持していること，が求められている。成果概要で記載した多層構造固相に関して，クロマトグラフィー的手法を用いて検討を行ったところ，水素結合，静電的相互作用環境に存在する親水性低分子化合物を，その環境から解放し，また，アセトニトリル環境でも親水性相互作用クロマトグラフィーに基づく保持が発現することを示唆するデータが得られた。
本年度の研究内容は，１）多層固相調製に関する検討項目，２）親水性化合物の保持に関する項目，および３）分子鋳型形成に係る検討項目である。前述のように，１）および２）については，当初予定していた方法とは異なる実際の血液を評価手段として用いる独自の手法を用いることで初年度としては予想以上の成果を得ることが出来た。定量的評価では８５％である。
また，３）については，すでに抗うつ剤のスルピリドを用いて，予備的成果を得ているため，本年度の研究の進捗としては，予定を充分に達成したと言える。定量的には８０％。
マイナス面としては，当初予定していた常法的手法を用いなかったことだが，血液を用いる評価（今回の新手法）では，視覚的，顕微鏡的に細胞膜との相互作用，さらには血液中のタンパク質の環境に強度にバインドされている低分子化合物の捕捉に関する知見が一気に得られるため，敢えて今回の方法を採用した。
マイナス面を補う重要な知見を新手法で得ることができたことより，進捗区分としては（２）概ね順調に進展している。とさせて頂いた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は平成２７年度に実施した以下の３つの検討課題の深度を深めると共に平成２７年度に，ある意味前倒しをして検討できた親水性固相に関する知見を絡めつつ，検討をさらに進める。３つの課題とは，課題１）フォスファチジルコリン基外表面修飾層を持ち，その内部に親水性有機層を併せ持つ擬似細胞膜層を持つ固相を開発する。課題２）擬似細胞膜層（相）の下層の有機相と親水性固定相の二相間で，疑似親水性相互作用クロマトグラフィー(HILIC)のメカニズムで実際の化合物が保持することが可能かを詳細に実際に検討する。課題３）親水性固定相に分子鋳型を実際に形成させ，ターゲット化合物を選択的に捕捉し，親水性夾雑物を排除可能かを詳細に検討する。であり，概ね予定通りの結果を得るに至っているが，平成２８年度は，特に課題２，３）について，それぞれの個別成果の合体を含めた深度のある検討が必要である。
平成２７年度の検討での付加的成果として，フォスファチジルコリン基の導入に用いているモノマーMPCについては，その導入分子鎖の違い，さらには，導入密度の違いによって，極めて面白い保持特性の反転効果を得ることに成功している。このことは，水系媒体から捕捉する対象化合物に対する選択性を最上層である程度実行可能であることを示しており，極めて興味深い。平成２８年度はこの保持メカニズムについても詳細に検討を行い，超親水性化合物に対する一つの保持メカニズムとして成果を得，論文発表に繋げていきたいと考えている。
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Research Products
(3 results)
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[Presentation] イオン交換基の働き方を制御する2015
Author(s)
柴田佳那美，関 豊光，伊東晴香，細矢 憲
Organizer
第２６回クロマトグラフィー科学会議
Place of Presentation
九州大学医学系キャンパスコラボステーション
Year and Date
2015-11-11 – 2015-11-13
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