2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of tumor tissue fixation method by controlling chemical reaction between stimuli-responsive materials and biological molecules
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18K12090
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
秋元 淳 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (80649682)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 温度応答性 / ハイドロゲル / ナノ粒子 / がん治療 / 組織固定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ナノ粒子を利用してがん細胞・組織周辺にネットワーク構造を形成させることでがん細胞・組織の機能を物理的に阻害する方法を開発することを目的とする。がん組織を生体内で化学反応により固定するには、固定剤を腫瘍組織に送達する技術および固定を目的部位のみで行うためのスイッチ機能が必要となる。本研究では、これを実現するための温度応答性ナノ粒子を利用したがん組織固定化剤の開発を目指す。具体的には、ナノ粒子に温度応答性を付与し、温度変化により温度応答性高分子の物理化学的変化を利用して、タンパク質や細胞などとの反応を制御することにより、細胞周辺に架橋構造を形成する方法について検討する。
生体内で架橋構造を維持するためには、共有結合による化学架橋を形成させる必要がある。本研究では、外部刺激に応答して化学架橋を形成させるために、温度応答性ナノ粒子に導入した温度応答性高分子の温度変化による構造変化により官能基間のカップリング反応の進行を制御する方法を開発した。温度降下により化学架橋を形成させる方法では、ナノ粒子内部に導入した反応性官能基を、温度低下によるナノ粒子の崩壊を利用して露出させることで、カップリング反応の進行を促進させて、ゲルを形成させることに成功した。温度上昇により反応性を制御させる方法では、ナノ粒子の外殻に導入した温度応答性高分子の膨潤・収縮変化により官能基を露出させることでその反応性を制御して、温度上昇によるゲル化反応の進行の制御に成功した。本研究では、アミンカップリング反応で反応性の変化を確認したため、生体内で応用するには無数に存在する低分子アミンと競合反応になり、ゲル化を実現することは困難であると考えられる。しかし、血管内など局所に導入後にゲル化をさせることは可能であると考えられることから、生体塞栓剤としての応用が期待できる。
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