2022 Fiscal Year Research-status Report

リン脂質ポリマーの精密重合に基づく高機能性磁性ナノ粒子の創製とその医療応用

Research Project

Project/Area Number	21K14469
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	金子真大名古屋大学, 工学研究科, 助教 (60881191)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	磁性ナノ粒子 / リン脂質ポリマー / ドラッグデリバリーシステム / 表面修飾 / がん治療
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、高い細胞親和性を有する2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン（MPC）ポリマーの磁性ナノ粒子表面への修飾技術を利用し、粒子の表面構造と特性の関係理解と生体内で利用可能な高機能性磁性ナノ粒子の開発を目指した。表面開始原子移動ラジカル重合法により、10量体、50量体、100量体のpoly(MPC)（PMPC）層をマグネタイトナノ粒子（MNPs）表面に構築し、MNPs-PMPC(10)、MNPs-PMPC(50)、MNPs-PMPC(100)をそれぞれ調製した。DLS測定からいずれの粒子も100 nm前後の粒径を有することが分かった。次いで、タンパク質や貪食細胞に対するステルス性を検証するため、粒子に対するウシ血清アルブミンの吸着量およびマウスマクロファージ様細胞への取り込み量を評価した。その結果、吸着量および取り込み量のいずれも、ポリマー鎖長の向上に伴い小さくなる傾向が認められた。50~200 nm程度の粒径を有し血中滞留性が高いナノ粒子は、enhanced permeability and retention effectにより、腫瘍組織へ蓄積しやすいことが知られている。MNPs、MNPs-PMPC(10)、MNPs-PMPC(100)を、マウス結腸がんCT26腫瘍を担持したBALB/cマウス尾静脈へ血中投与したところ、未修飾の磁性ナノ粒子とMNPs-PMPC(10)に比べ、MNPs-PMPC(100)を注射したマウスでは腫瘍における粒子の蓄積量が向上していた。以上の結果は、一定鎖長以上のPMPC層をMNPs表面に構築することで、生体に対する高いステルス性、ひいては血中投与における腫瘍集積性が向上することを示唆している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 前年度に確立した表面開始原子移動ラジカル重合法による磁性ナノ粒子表面へのPMPC層構築法を利用して、磁性ナノ粒子表面のPMPCの鎖長と粒子特性の関係を評価した。これにより、一定鎖長以上（例えば100量体）のPMPC層を粒子表面に構築することで、タンパク質の吸着抑制効果と貪食細胞に対するステルス性が大きく向上することが明らかになった。さらに、担がんマウスを対象としたin vivo実験において、MNPs-PMPC(100)の利用により血中投与時の腫瘍への集積性能が向上することに成功した。以上の様に、磁性ナノ粒子表面のPMPCの鎖長と粒子機能の関係を明らかにし、生体に対する高いステルス性を有する磁性ナノ粒子を開発することができたため、順調に研究が進展していると考えられる。
Strategy for Future Research Activity	MNPs-PMPC のがん温熱治療への応用を検討する。MNPs-PMPCを血中投与した担がんマウスに対して、交流磁場または近赤外光照射し粒子を発熱させることで温熱治療を行い、腫瘍成長に対する影響を検討する。また、生体内における磁気イメージングへの応用の実現可否を検討するため、磁性ナノ粒子へのポリマー修飾がmagnetic particle imagingやMRIにおけるシグナルに与える影響を評価する。十分なシグナルが得られた場合は、MNPs-PMPCを血中投与したマウスに対してmagnetic particle imagingおよびMRIによるイメージングを行い、粒子の腫瘍への滞留特性や体内動態を分析する。さらに、MNPs-PMPCに対してポリマーの末端変換を行うことで、粒子表面にがん抗体などの固定を試みる。抗体の修飾が粒子の細胞ターゲティング機能に及ぼす影響をin vitroおよびin vivoにおいて検討する。