2020 Fiscal Year Research-status Report
Large-scale electronic structure calculation of cerasome surface model for DDS application and its opening method
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20K05116
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| Research Institution | Wakayama University |
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Principal Investigator |
小田 将人 和歌山大学, システム工学部, 講師 (70452539)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ドラッグデリバリー / セラソーム / 電子状態計算 / 密度汎関数法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
内服薬や注射薬を用いた治療による副作用を抑えるための方策として，薬剤を内包したカプセルを患部付近まで運び，その後，開封することで患部のみに薬剤を作用させるドラッグデリバリーシステム(DDS)が注目されている．セラソームは、リポソーム表面をセラミック加工した強固なベシクル構造を持つため、DDSの新しいキャリア候補として注目が集まっている。しかし、その開封方法が未開発である。セラソーム開封のためには、結合に関与する電子状態の知見が必須であるが、現在まで表面のミクロな物性に注目した理論研究はほとんどなかった。その理由は、セラソーム全体を第一原理計算するには、サイズが大きすぎる(数十nm~数μm)からである。本研究では、全体を扱うのではなく、セラソーム表面において開封の鍵となる部分を抜き出した構造モデルを構築し、それに対する電子状態計算を行うことによってシロキサン結合に関与する電子状態密度や波動関数を詳細に明らかにする。その結果をもとに、電子注入などによる開封方法開発の指針を与えることを目的とする。
初年度は、電子状態計算を始める準備段階として、セラソーム表面モデルに採用すべき形成脂質の探索を行った。いくつかのセラソーム形成脂質の組成や混合比によって，どの程度薬剤放出されるかを見積もる現象論的モデルを構築し、放出シミュレーションを行った。そこで用いた形成脂質を用いた表面モデル構築を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
コロナ禍のため，当初計画していた物質・材料研究機構の大型計算機を使える期間が限られていたためである．そこで，表面構築のためのセラソーム形成脂質の選定から先に行う計画に変更した．電子状態計算の詳細を進めることを保留し，簡単な放出シミュレーションモデルでの試験計算を行なった．
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に放出シミュレーションを行なった形成資質を採用し，セラソーム表面モデルをより現実に近いものへと拡張する．その電子状態計算を詳細に行うことで，開封方法の提案につなげる．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で予定していた国内および海外出張を行えなかったため，当初予定していた予算計画を変更した．その分を次年度の人件費として計上することで，遅れている分の計画を取り戻す予定である。
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