2019 Fiscal Year Research-status Report
Cubosomalゲルの階層的な構造を活用する分離プロセスの開発
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19K15338
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
菅 恵嗣 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00709800)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | Cubosomalゲル / 物質分離 / ゲル粒子 / 疎水性薬剤 / 薬剤徐放性 / 膜特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度は、Cubosome集合体を形成させるための諸条件について検討を行った。ゲル担体の形成条件について、操作条件（攪拌速度、温度）を詳細に検討し、さらには薬剤分子（モデル物質：Calcein）を封入するための最適条件を明らかにした。また、Cubosomalゲルを分散剤であるPluronic F127により粒子状に分散させる手法についても検討した結果、F127濃度8wt%において、Cubosome構造を維持した粒子径200nm程度の集合体を再現性良く調製できることを明らかにした。さらに、脂溶性薬剤であるCortisolを含有させたCubosomeを形成させ、各pH条件における集合体安定性についても評価した。以上より、各種のターゲット分子を担持させたCubosomalゲルの調製条件を明らかにし、そのハード特性（粒形）およびソフト特性（膜特性）について体系的な知見を得た。
本研究に関する研究業績として、依頼講演1件（分離技術会）、国際会議口頭発表1件（APCChE2019）、国際会議ポスター発表1件（APCChE2019）、国内シンポジウムポスター発表1件（化学工学会）を行った。得られた研究成果に関して、投稿論文2報を執筆中である。また、自己組織化膜のソフト特性解析評価手法に関する論文(蛍光プローブ法、Langmuir Monolayer法、表面増強ラマン報、他)を5報発表している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和元年度の目標である、Cubosomalゲル集合体のハード特性およびソフト特性の解析手法の確立は概ね達成できている。本年度では、ターゲット分子（疎水性薬物、親水性薬物）を担持させたCubosomalゲルの調製条件を明らかにした。物質特性として、構造的な特性（≡ハード特性）、DLSによる粒子径分布評価および時間安定性を解析した。従来ではオレイン酸およびモノオレインを基本骨格とするCubosomalゲルは中性条件（pH=7.4）では構造崩壊する問題点があったが、本研究では分散安定剤としてPluronic F127を導入し、ゲル状粒子がpH=7.4条件においても長時間安定であることを確認した。界面の膜特性（≡ソフト特性）について、ラマン分光解析および蛍光プローブ（Laurdan）による膜極性解析を行い、Cubosomalゲルの特性を体系的に評価する手法を確立した。並行して、自己集合体の膜特性を解析する手法を検討し、リポソームやバイセルをモデル系とした評価方法を確立した。本手法は申請者らの独自手法であり、Cubosomalゲルの膜構造を活用する新たな化学プロセス構築のための基礎的な知見になることを確信している。
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| Strategy for Future Research Activity |
継続してCubosomalゲル集合体の特性解析手法について研究を行う。今後の予定として、分離担体としてのCubosomalゲルの活用手法を検討する。具体的には平衡透析やクロマトグラフィ担体を想定しており、水チャネルの細孔径が異なるCubosomalゲルについて検討を進める予定である。水ならびに各種のイオン透過性について基礎的な知見を収集しつつ、平衡透析チャンバーに封入したゲルに対する各種のモデル物質（薬剤、タンパク質、核酸）の透過試験を行う。また、流通系(ゲル充填カラム)において分子篩効果について検討する。膜界面を活用する分子認識についても検討する。これまでに、リポソーム等で得られた分子認識に関する知見を参考に、任意のソフト特性を有するCubosomalゲルを設計する。先行研究にて得られたCubosomalゲルのソフト特性はゲル相リポソーム(DPPC)に近しく、L体アミノ酸のキラル分離に適した特性と考えられる。メソ集合構造レベルでそれぞれ分子を選別する最適条件を誘導し、夾雑系の中からアミノ酸(キラル)、変性ペプチド(アミロイド性タンパク質)、低分子核酸(siRNA，microRNA))を精製するプロセスを検討する。
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