Investigation of optimal polyphosphoester structure for bone treatment

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H04474
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90120:Biomaterials-related
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: Iwasaki Yasuhiko 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (90280990)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大高 晋之 関西大学, 先端科学技術推進機構, 特別任用助教 (30739561)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ポリリン酸エステル / 骨芽細胞 / 破骨細胞 / 骨分化 / 骨リモデリング / 骨粗鬆症 / 標的指向性 / DDS

Outline of Final Research Achievements

Biodegradable polyphosphoesters (PPEs) are of increasing interest due to their promising biomedical applications. Polyphosphodiesters (PPDEs) have mineral affinity and therefore are promising polymer drug candidates for bone disease treatment. However, their effects on osteoblasts are still unclear. In this study, we investigated the effect of PPDEs on bone cell function and clarified that PPDEs upregulated osteoblastic differentiation whereas downregulated osteoclast differentiation. Furthermore, biodistribution of PPDEs in osteoporosis mouse model was studied. PPDEs selectively accumulated in bone tissue. Due to the molecular diversity of polyphosphoesters, various types of polymeric prodrugs for bone disease treatment can be designed based on PPDEs.

Free Research Field

生体材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人口の高齢化にともない運動器の問題は顕在化する。そのため，運動器疾患治療に関わる研究開発の重要性は益々高まっている。現在，骨粗鬆症や骨転移の治療にはビスホスホネートを代表とした様々な治療薬が適用されている。しかし，これらの治療薬は骨溶解の遅延のみに効果が限定されるものや，使用期間に制限があるものに限られ，骨のリモデリングを正常化する新たな骨治療薬の創出が依然として望まれている。本研究は，骨の健全化に資するポリマー医薬の創出を目指し実施され，骨の形成を促進し，骨の溶解を遅延する二重機能を示すPPEの獲得に成功した。PPEには薬剤を搭載することも可能であり，様々な骨疾患治療への応用が期待される。