2017 Fiscal Year Research-status Report
構造骨格がジスルフィド結合からなるシリカを用いた新型環境応答性カプセルの創製
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16K06846
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松根 英樹 九州大学, 工学研究院, 助教 (10380586)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | DDS / ナノカプセル / 刺激応答性 / 細胞 / 抗がん剤 / シリカ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，新規な骨格構造を有する外部刺激応答性材料，すなわち骨格構造がジスルフィド結合や配位結合からなるシリカを用いてDDS製剤を調製することで，細胞内生体分子に反応して構造が崩壊し，内包薬剤を放出する刺激応答性シリカナノカプセルを開発することを目的とする．薬剤カプセルは薬剤の固定化様式によって，主に薬剤分散型とコア-シェル型に大別されるが，初年度である平成28年度はまず研究の取り掛かりとして調製がより簡便だと予想された薬剤分散型ナノカプセルについて，その調製法の構築と機能性の評価を検討し，おおむね当初の計画通りに研究が進み，十分な成果が得られた．そこで，平成29年度は次の段階に相当する新規コア-シェル型ナノカプセルの調製と機能評価に研究を進めた．
まず，コアとなる薬剤ナノ粒子の調製法について調製条件を検討した．その結果，薬剤ナノ粒子のコロイド溶液を得るために適切な条件を見出した．薬剤ナノ粒子を単分散な粒径分布を有しながら50から100nmの範囲で作り分けつつ，安定なコロイド溶液を得るための方法を明らかにした．次に，調製した薬剤ナノ粒子に均一に被膜を施すことでコア-シェル型粒子を調製する検討を行った．薬剤ナノ粒子のコロイド溶液にシリカの原料を加えて，ナノ粒子周囲に一様にシリカを被覆することで薬剤粒子がコアでシリカがシェルのコア-シェル型のナノカプセルを調製することに初めて成功した．最後に，調製したコア-シェル型粒子のシェル層に種々の修飾を施すことで機能化を図った．その結果，金属イオンの配位結合を利用することが構造制御に有効であることを見出し，外部刺激に応じて内包物を放出するナノカプセルの開発へ見通しが立った．
今後は，調製したナノカプセルを実際に細胞に作用させて，細胞内でも同様の機能が発現するかを明らかにしつつ，ナノカプセルを大量に生産する新たな方法を構築していく．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成29年度は，新規薬剤内包コア-シェル型粒子について，その調製法を確立し，次いでその粒子を用いて細胞内での挙動評価を進めていく予定であった．薬剤内包コア-シェル型粒子の調製では，まず，コアとなる薬剤ナノ粒子の調製する検討から取りかかった，しかし，当初予定していた方法では期待するナノ粒子が得られないことが分かった．そのため，新たな方法を見出す必要が生じた．新たな調製法の探索に本年度の多くの時間を費やした．最終的には生体関連のある分子を薬剤に複合化することで，再現性良くナノ粒子化できる方法を見出すことができた．その後は順調に計画通り進んだため，当初の目的である薬剤内包コア-シェル型粒子の調製法を構築することができた．しかし，平成29年度前半で終える予定であった薬剤内包コア-シェル型粒子の調製法の確立に平成29年度の研究期間の大半を費やしたため，平成29年度後半に予定していた，細胞を用いての調製薬剤ナノカプセルの機能評価ならびに細胞内でのナノカプセルの挙動解明に関する検討までには至らず，次年度に繰り越すこととなった．そのため，「やや遅れている」と評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に行う予定であった二課題のうちの1つである，調製した新規ナノカプセルの細胞へ作用効果の解明という課題を平成30年度前半に繰り越して行う．細胞に作用させて想定通りの機能発現が起こっているかを詳細に検討しつつ，新たな機能性ナノカプセルを開発へとフィードバックしながら研究を推進する．本課題を遂行するために細胞評価に使う顕微鏡などのシステムの向上が必要であり，顕微鏡に光学系を組み込んで高精度で細胞を評価するための評価系の構築を並行して進める．
平成30年度後半は新規材料である機能性コア-シェル型ナノカプセルを連続的に大量に調製することを検討する．現在，試験管を用いて少量で調製しているが，流通式反応器に適用するための方法論を開発し，新たな学問領域を構築する．
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| Causes of Carryover |
（理由）平成29年度は機能性コア-シェル型ナノカプセルの調製に従事し，平成28年度に準備した試薬やガラス器具を引き続き使用して研究を実施した．研究の進展の都合上，平成29年度後半に予定していた細胞評価のための分析系の構築は平成30年度前半に移行することにした．そのため，細胞評価システムのために確保していた予算をそのまま平成30年度に繰り越す必要があり，次年度使用額が生じた．
（使用計画）平成30年度前半は前年度に繰り越した予算を使用して評価系の構築に従事する．また，平成30年度に交付される予定の予算は，新たな機能性ナノカプセルの調製と大量生産法の開拓に使用して，本研究課題をまとめ上げる．
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