Preparation of functional magnetic nanoparticles based on controlled radical polymerization of phospholipid polymers and their medical applications

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14469
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Kaneko Masahiro 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 / 原子移動ラジカル重合 / 表面開始重合 / 温熱療法

Outline of Final Research Achievements

In this study, we focused on surface design and functionalization of the nanoparticles through polymer modification, aiming for a wide range of medical applications of magnetic nanoparticles. We investigated the relationship between the surface structure and function of the nanoparticles by controlling the chain length and unit composition ratios of the polymers, and by introducing functional units. Focusing on cancer hyperthermia, we achieved (1) enhancement of the cancer hyperthermia effect based on the preparation of mitochondria-targeted magnetic nanoparticles, (2) drug-loadable magnetic nanoparticles, and (3) preparation of stealth magnetic nanoparticles that can be administered in the blood and improve delivery efficiency to tumors.

Free Research Field

生体医工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

磁性ナノ粒子は、その磁気応答性や交流磁場による発熱といった特性から、MRIにおける造影剤や磁気温熱療法、磁気によるドラッグデリバリーシステム（DDS）など、医療分野の様々な場面での活躍が期待されている。本研究は、適切な構造を有する高分子の表面修飾に基づく磁性ナノ粒子の表面機能化により、ナノ粒子の細胞内局在の制御、薬剤担持機能の付与、血中投与による腫瘍への蓄積量の向上が実現できることを示した。以上の成果は、磁性ナノ粒子の血中投与に基づくがんの温熱治療やMRIによる診断、ならびに薬剤担持型磁性ナノ粒子によるDDSの実現など、磁性ナノ粒子の医療応用に向けた重要な基盤技術となることが期待される。