Tumor targeting technology based on the interfacial water between polymer and plasma membrane

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18066
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90120:Biomaterials-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Nishida Kei 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (30895272)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 細胞膜 / 水和 / 糖鎖 / 癌細胞標的化

Outline of Final Research Achievements

The surfaces of proteins, where protein-protein interactions can occur, are hydrated with large amounts of water molecules with reduced mobility. In this study, we aimed to establish a cell targeting technique using the amount of hydration water between polymeric materials and cell membranes as an indicator: 1. evaluation of hydration water in polymeric materials and cell membranes, and 2. evaluation of interaction force between cancer cells and polymeric materials focusing on water molecules. Coacervate microparticles composed of polymers with different amounts of hydration water were prepared and added to multiple cell types, and it was found that the coacervate droplets varied in their accumulation to cells depending on the amount of hydration water.

Free Research Field

バイオマテリアル

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本申請課題では、細胞の標的化を実現する新たなアプローチを確立することを目的とし、合成高分子ならびに細胞膜上の運動性が低下した水和水量に着目した研究を推進した。従来、細胞レベルでは標的とする細胞群に高発現が認められる抗原に対するリガンドの使用、組織レベルでは癌組織間隙の拡張に伴う透過性の向上を利用した方法が広く研究されている。本研究では、細胞膜上に発現する特定の抗原ではなく、細胞膜を構成する分子組成に起因した水和水の差を指標として細胞選択性を実現した。癌治療に対する材料設計において、細胞標的化を達成するための新規パラメータとして貢献するものと期待される。