2021 Fiscal Year Research-status Report
Optimization of organic-inorganic hybrid preparation based on electron microscopy and synchrotron radiation spectroscopic analysis studies
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18K18388
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
高橋 知里 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 (50574448)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 電子顕微鏡 / 放射光 / 有機無機複合粒子 / バイオフィルム / ドラッグデリバリー / 活性酸素 / 高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、①薬剤投与のみでは治療効果が得られにくいバイオフィルム感染症治療用の有機無機ハイブリッド製剤の設計を進め、②電子顕微鏡評価及び放射光を用いた分光測定評価から疾患部位に有効な製剤の設計法を探索することである。前採択課題では、ドラッグデリバリー用の高分子ナノ粒子製剤の設計を行い、製剤と病原体の相互作用を可視化するための2つの電子顕微鏡法（イオン液体を応用した形態観察手法及びナノ領域からの蛍光可視化手法）のベース技術を確立している。2018年度は、銀・金・銅微粒子を複合した様々な高分子製剤を調製することに成功している。放射光を用いたX線吸収微細構造測定および透過型電子顕微鏡にカソードルミネッセンスを組み込んだ手法を駆使した評価も実施している。2019年度は、国際共同研究加速基金採択課題の関係により国内で研究することが難しい状況にあったが、様々な菌およびバイオフィルムに対する金属微粒子を複合した高分子製剤の評価を実施した。2020年度は、コロナウィルスによる事態で緊急事態宣言が発令され、テレワークを余儀なくされたが、複数種の有機無機複合製剤の設計を実施した。放射光を用いたX線吸収微細構造測定および透過型電子顕微鏡にカソードルミネッセンスを組み込んだ手法を用いることで、銀封入ソルプラスナノ粒子の化学状態分析および発光イメージングに成功した。2021年度は、緊急事態宣言およびまん延防止措置でテレワークを余儀なくされたが、液中におけるターゲットであるバイオフィルムの形態観察および菌のバイオフィルム形成機構を捉えることに成功した。また、金属封入製剤の金属が菌に及ぼす抗菌効果を活性酸素発生機構の観点から探った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、（1）液中におけるターゲット（菌）のバイオフィルム形成機構の解明、(2)高分子基剤、封入薬剤種を変えた金属微粒子含有高分子製剤の調製、（2）調製した製剤の評価、(3)金属封入製剤の金属の菌に対する抗菌効果の把握、を実施した。
しかし、本年度はコロナウィルスの事態による緊急事態宣言およびまん延防止措置が発令されたため、多くの期間テレワークを余儀なくされた。さらに、当初予定していた外部機関での実験が思うようにできないことがあった。そのため、当初の予定とは異なるスケジュールで研究を遂行せざるを得なかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナウィルスの事態に伴い、現在、当初の計画とは異なったスケジュールで研究が進んでいる。しかし、その中で、ターゲットであるバイオフィルムの液中における形成機構の解明、高分子基剤、封入薬剤種を変えた金属微粒子含有高分子製剤の調製（50～350 nm程度）を進めることができた。また、研究協力者の協力により、新規の金属微粒子含有高分子製剤の化学結合状態を明らかにすることができた。さらに、研究協力者の協力によって、菌に対する金属微粒子含有高分子製剤の抗菌効果を活性酸素発生機構から探ることができた。
次年度もコロナウィルスの事態によって状況が変わってくるが、実験が可能な環境であれば、様々な液中における金属微粒子含有高分子製剤の分解挙動を放射光を用いて評価する。菌に対する金属微粒子含有高分子製剤の抗菌効果は、光学顕微鏡、レーザー顕微鏡、電子顕微鏡（EDS分析を含む）を用いて、活性酸素発生機構の観点から、どのような作用機序で抗菌活性を示すのかを明らかにしていく。また、経時での金属微粒子含有高分子製剤の抗菌活性評価も実施していく。コロナウィルスの事態で外部機関における実験が難しい際には、所属研究機関の装置を用いて実験を遂行していく予定である。
上記から得られた評価結果を再度、金属微粒子含有高分子製剤設計法にフィードバックする。得られた成果は、随時、論文および学会にて発表する予定である。
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| Causes of Carryover |
コロナウィルスの事態により、テレワークを余儀なくされ、当初計画のように実験を進めることが困難であった。2021年度実施できなかった実験に関しては、2022年度に実施する予定である。
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