2018 Fiscal Year Annual Research Report
動脈病変の早期診断・治療のためのリン酸カルシウム系複合ナノ粒子の創製
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16H03831
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
中村 真紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ付 (00568925)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小菅 寿徳 筑波大学, 医学医療系, 研究員 (00376774)
大矢根 綾子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50356672)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | リン酸カルシウム / 複合ナノ粒子 / MRI造影剤 / 動脈病変 / 早期診断・治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、動脈病変の早期診断・治療を可能にする複合ナノ粒子の創成を目指す。具体的には、リン酸カルシウムをマトリックスとするナノ粒子に、造影剤ならびに治療薬を内包させる。最終的には、複合ナノ粒子を50～200 nmとすることで、血管投与ならびにマクロファージへの取り込みに適したサイズとする。
昨年度までに作製法を確立した磁性酸化鉄ナノ粒子（造影剤）とリン酸カルシウムの複合ナノ粒子を動脈硬化のモデルマウスに投与し、病変部における粒子の集積を評価した。動物において十分な造影効率を得るため、磁性酸化鉄ナノ粒子の内包量を増加させた粒子を作製し、動物実験に用いた。粒子投与24時間後にマウスを解剖し、病変部を摘出したところ、病変部の組織切片の鉄染色では、鉄の存在を示す青い箇所が見られ、粒子に含まれる磁性酸化鉄ナノ粒子に由来する鉄が染色されたことが示唆された。さらに、病変部組織を燃焼させ、残渣を酸で溶解し、酸溶解液中に含まれる鉄量を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法により測定することで、病変部の微量の鉄を定量可能であることを見出した。
また、本研究の過程で、内包物（造影剤・治療薬など）の化学構造によって、リン酸カルシウムとの相互作用が大きく異なることが判明してきた。そこで、造影剤となりうる金ナノ粒子に着目し、リン酸カルシウムとの相互作用について検討した。具体的には、末端にアミノ基、カルボキシル基、あるいはメトキシ基を有するポリエチレングリコールで被覆された金ナノ粒子とリン酸カルシウム過飽和溶液を混合し、得られた析出物の形態・組成を調べた。その結果、末端にアミノ基を有する場合のみ金ナノ粒子とリン酸カルシウムの相互作用が認められ、複合ナノ粒子が生成した。なお、本粒子の平均粒子径は約140 nm（動的光散乱法）であったことから、当初目標としたサイズを満たす複合ナノ粒子を得られたといえる。
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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
3年目となる今年度は、これまでに作製法を確立し、MRI計測ならびに細胞評価により有用性を示した複合ナノ粒子（磁性酸化鉄ナノ粒子（造影剤）とリン酸カルシウムの複合ナノ粒子）について、動物による評価に着手した。組織切片観察や摘出した病変部組織の鉄量測定により、病変部における粒子の集積を評価できることを見出している。また、内包物（造影剤・治療薬など）とリン酸カルシウムとの相互作用における、内包物の化学構造との関係について着目し検討を進めた。国際・国内学会でその成果を発表しており、おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
①作製した複合ナノ粒子の細胞・動物による評価…本研究により作製法を確立した磁性酸化鉄ナノ粒子（造影剤）とリン酸カルシウムの複合ナノ粒子の動物による評価を引き続き行う。複合ナノ粒子を疾患モデルマウスに投与し、病変部における粒子の集積を評価する。動脈硬化のモデルマウスのほか、動脈瘤のモデルマウスによる検討も行う。得られた知見をフィードバックし、作製条件ならびに粒子構造を最適化する。また、磁性酸化鉄ナノ粒子（造影剤）ならびにマイクロRNA（治療薬）を内包したリン酸カルシウム複合ナノ粒子については、マクロファージ様細胞に添加し、細胞内への取り込み効率、毒性などを評価する。さらに、マイクロRNAが細胞内でどのような挙動を示すかについて、評価方法を確立する。
②リン酸カルシウムと内包物との相互作用解明…本研究の過程で、内包物（造影剤・治療薬など）の化学構造によって、リン酸カルシウムとの相互作用が大きく異なることが判明してきている。実際、造影剤となりうる金ナノ粒子に着目し、末端にアミノ基、カルボキシル基、あるいはメトキシ基を有するポリエチレングリコールで被覆された金ナノ粒子とリン酸カルシウムとの相互作用について検討した結果、末端にアミノ基を有する場合のみリン酸カルシウムとの相互作用が認められ、金ナノ粒子とリン酸カルシウムの複合ナノ粒子が生成した。本現象についてさらに解析することで、金ナノ粒子とリン酸カルシウムの複合ナノ粒子、さらには、さまざまな化学構造を持つ内包物とリン酸カルシウムの複合ナノ粒子の設計指針を示す。
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Research Products
(10 results)
