レドックスセンサー機能と腎保護効果を併せ持つナノ粒子抗酸化剤の開発

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21591018
• Research Institution: Tsukuba University of Technology
• Principal Investigator: 平山 暁 Tsukuba University of Technology, 保健科学部, 教授 (20323298)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長崎 幸夫 筑波大学, 数理物質科学研究科, 教授 (90198309)
• Keywords: 電子スピン共鳴 / 酸化ストレス / DDS(Drug Delivery System) / ナノ粒子 / 腎保護薬 / TEMPO

Research Abstract

本研究はDDS(Drug Delivering System)技術を応用し,抗酸化剤や降圧剤などの薬理効果が期待されるTEMPOLなどのニトロキシルラジカルをベースとした新たな腎保護薬・慢性腎臓病治療薬開発することを目的とする.
本年度の研究計画に従い研究を実施し,以下の成果を得た.
1.ニトロキシルラジカルの選定
ニトロキシルラジカル・誘導体は4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine(TEMPO)およびそのヒドロキシルアミン体を用いナノ粒子を合成した.
2.ナノ粒子の合成およびin vitro評価
研究代表者・分担者により出願中の特許(特願2008-120626号)に基づき行った.RNPは内部構造の調整により,酸性域で粒子が崩壊し内部TEMPOが放出されるpH応答型RNPとpHの影響を受けないpH不応型RNPを作成した.得られたRNPは平均粒径約40nmでありDDSとしてターゲッティング可能なものであった.TEMPOと比べ還元物質に対し高い還元耐性を示した.pH応答型RNPはpH=5.5付近で粒子崩壊が確認された.RNPはブロードな1本線のESRスペクトルを示したが,粒子崩壊後はTEMPOと同様の3本線ESRシグナルを示し,ESRによりRNPの挙動が検出可能であることが確認された.
3.動物実験による生体内安定性・安全性の確認
RNPをラットに投与した際の生体半減期はpH応答型で約20分,pH非応答型で約5.7時間であり,TEMPOLそのものの半減期(約10秒)と比べ格段に優れた生体内安定性が示された.また毒性評価でもTEMPO,4-amino-TEMPOと比べ優れた低毒性を示した.
投与6時間後においてもTEMPO還元体が腎・肝など臓器中に還元され,長時間の抗酸化活性を認めた.

Research Products

• [Journal Article] pH-Sensitive Radical-Containing-Nanoparticle(RNP)for the L-Band-EPR Imaging of Low pH Circumstances. (2009)
  • Author(s): Yoshitomi T
  • Journal Title: Bioconjugate Chem. 20 Pages: 1792-1798
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design of Core-Shell-Type Nanoparticles Carrying Stable Radicals in the Core (2009)
  • Author(s): Yoshitomi T
  • Journal Title: Biomacromolecules 10 Pages: 596-601
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Design of Ph-Sensitive Radical-Containing-Nanoparticle(Rnp)For The EPR Imaging Of Low Ph Environments (2010)
  • Author(s): Yoshitomi T.
  • Organizer: Symposium on Biomedical Polymers for Drug Delivery
  • Place of Presentation: University Of Utah, Salt Lake City, Utah, United States of America
  • Year and Date: 2010-03-26
• [Presentation] Design of pH-sensitive polymeric micelle possessing reduced forms of TEMPO for imaging of ROS (2010)
  • Author(s): Yoshitomi T
  • Organizer: Oxygen Club California World Conference 2010
  • Place of Presentation: Santa Barbara, California, United States of America
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] Novel Nanosphere Theranostic for Anti-Oxidative Stress (2010)
  • Author(s): Nagasaki Y
  • Organizer: THE 1st INTERNATIONAL CONFERENCE FOR GREEN TECHNOLOGIES
  • Place of Presentation: Ajou University, Suwon, Korea
  • Year and Date: 2010-02-06
• [Presentation] 酸化ストレスをターゲットとした新しいナノ粒子セラノスティックス (2010)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Organizer: 第24回酸化ストレス学会関東支部会
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2010-01-09
• [Presentation] TEMPO含有ナノ粒子の開発と生体内動態 (2009)
  • Author(s): 吉冨徹、平山暁、間宮孝、松井裕史、長崎幸夫
  • Organizer: 第48回電子スピンサイエンス学会年会(SEST2009)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2009-11-12
• [Presentation] Development of TEMPOL-Containing Nano-Particle for Continuous Superoxide Scavenging and Antihypertension (2009)
  • Author(s): Hirayama A
  • Organizer: 42nd Annual meeting of the American Society of Nephrology(Renal Week 2009)
  • Place of Presentation: San Diego, California, United States of America
  • Year and Date: 2009-10-30
• [Presentation] Serum Multiple Free Radical Scavenging Activities in Dialysis Patients : Evaluated by Newly Developed Analytical Method Using EPR Spin Trapping. (2009)
  • Author(s): Owada S
  • Organizer: 42nd Annual meeting of the American Society of Nephrology(Renal Week 2009)
  • Place of Presentation: San Diego, California, United States of America
  • Year and Date: 2009-10-30
• [Presentation] ラジカル含有型ナノ粒子によるラット一過性脳虚血モデルにおける脳梗塞抑制効果 (2009)
  • Author(s): 丸島愛樹
  • Organizer: 第25回日本DDS学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-07-21
• [Presentation] Healing of Oxidative Stress in Brain on the Occasion of Cerebral Ischemia-Reperfusion. (2009)
  • Author(s): Yoshitomi T
  • Organizer: 2009 Gordon Research Conference on Biomaterials : Biocompatibility and Tissue Engineering
  • Place of Presentation: Plymouth, United States of America
  • Year and Date: 2009-07-19
• [Presentation] ジカル含有ナノ粒子を用いた脳虚血-再潅流モデルラットにおける脳梗塞の抑制 (2009)
  • Author(s): 藤加珠子
  • Organizer: 第62回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2009-06-21
• [Presentation] 生体内ROSの可視化を目指したEPRナノプローブの創製 (2009)
  • Author(s): 吉冨徹、間宮孝、松井裕史、平山暁、長崎幸夫
  • Organizer: 第62回日本酸化ストレス学会学術集会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2009-06-11
• [Presentation] 安定した抗酸化・降圧効果を発揮するナノ粒子化TEMPOの開発 (2009)
  • Author(s): 平山暁,吉冨徹,植田敦志,青柳一正,長崎幸夫
  • Organizer: 第52回日本腎臓学会学術総会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-06-03
• [Presentation] Stable Radical-containing Nanoparticles for Anti-oxydative Stress Disease (2009)
  • Author(s): Nagasaki Y
  • Organizer: FBPS2009
  • Place of Presentation: Mishima
  • Year and Date: 2009-05-20
• [Presentation] 酸化ストレスの検出を目指した還元型TEMPO内包pH応答性ナノ粒子(RNP-H)の設計と評価 (2009)
  • Author(s): 吉冨徹
  • Organizer: 第58回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2009-05-20
• [Remarks]
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~nagasaki_lab/index.htm
• [Patent(Industrial Property Rights)] Polymerized cyclic nitroxide radical compound, and use thereof (2009)
  • Inventor(s): NAGASAKI, Yukio. YOSHITOMI, Toru. MATSUI, Hirofumi. HIRAYAMA, Aki. MAMIYA, Takashi. MATSUMURA, Akira. SUZUKI, Kensuke. TSURUSHIMA, Hideo. MARUSHIMA, Aiki. TOH, Kazuko. MIYAMOTO, Daisuke
  • Industrial Property Rights Holder: 同左およびUniversity of Tsukuba
  • Industrial Property Number: PCT出願Pub.No. : WO/2009/133647 International Application No. : PCT/JP2008/072467
  • Filing Date: 2009-05-11
  • Overseas