Large-scale electronic structure calculation of cerasome surface model for DDS application and its opening method

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05116
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: Wakayama University
• Principal Investigator: Oda Masato 和歌山大学, システム工学部, 講師 (70452539)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 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

Outline of Final Research Achievements

Based on the results of drug release simulations using a phenomenological model, we extended the cerasome surface model and analyzed the electronic states using the first-principles calculation. Previous studies have used a honeycomb structure based on the simplest six-membered ring lattice, but there are various lattice structures on the actual cerasome surface. As a first step, models containing 5- and 7-membered rings and some of them with permutation machines were constructed. By analyzing the electronic density of states, it is revealed that the antibonding orbitals in the gap are degenerate, reflecting the diversity of the structure.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DDSの薬剤キャリアに対する研究は、先行しているリポソームを中心に幅広く進められている。しかし、セラソームに限らずDDSにおける薬剤キャリアの開封方法は、現在までに、pH調整する・局所的に温度を変化させる等が提案されているが、一長一短で完璧ではなく、さらなる研究が必要である。本研究のように表面のミクロな電子状態に注目してキャリアの開封方法を開発しようという意図のもとで行われた研究は多くない。本研究によって、膜表面の電子状態を量子力学的に扱う表面科学の手法をDDS研究のツールとして使用し、ある程度の結果をだせたことは今後のDDSの発展につながるものである。