Efficient anticancer drug delivery using a network structure of nanocellulose with a super high aspect ratio

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02549
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Tajima Kenji 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00271643)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石田 竜弘 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 教授 (50325271) ; 安藤 英紀 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 特任助教 (00735524) ; 佐藤 敏文 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80291235) ; 磯野 拓也 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70740075) ; 甲野 裕之 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (70455096) ; 藤田 彩華 苫小牧工業高等専門学校, 創造工学科, 助教 (90782011)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ナノセルロース / ネットワーク構造 / 徐放 / 腹膜播種 / 薬剤送達 / 表面修飾 / シランカップリング / グラフト化

Outline of Final Research Achievements

Nanofibrillated bacterial cellulose (NFBC) exhibits shear-shearing flow behavior, in which the viscosity decreases with increasing shear rate even at low concentrations, and its high aspect ratio is confirmed to form a network structure. Various surface modification methods, such as silane coupling and grafting, were investigated to add new functions to NFBC. As for the drug delivery, by supplementing the anticancer drug in the dense network structure, it was possible to suppress the toxicity and efficiently deliver the drug to cancer cells intraperitoneally.

Free Research Field

高分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

レオメーターを用いた粘弾性測定の結果から、NFBC は水中においてその高いアスペクト比に基づいて緻密なネットワーク構造を有していることが確認された。これらの知見は今後NFBCを活用するうえで有用な情報となる。また、本研究においてシランカプリング、グラフト化などの様々な表面修飾の可能性が確認され、これらの手法は薬剤との相互作用をコントロールすることだけでなく、様々な分子との相互作用の制御に活用できると考えられる。NFBCは糖質などの低分子バイオマスを原料として作られる環境循環型の材料であり、今後更なる用途開発と社会実装によって循環型社会の構築に貢献したいと考えている。