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2014 Fiscal Year Annual Research Report

生分解性インジェクタブルポリマーを用いたDDS製剤のフィージビリティ研究

Research Project

Project/Area Number 25282147
Research InstitutionKansai University

Principal Investigator

大矢 裕一  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (10213886)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsドラッグデリバリー / インジェクタブルポリマー / 再生医療 / ゾルゲル転移 / 生分解性
Outline of Annual Research Achievements

生体内に注入すると体温に応答してヒドロゲルを形成する温度応答型インジェクタブルポリマー(IP)が報告されている。中でも生分解性を有するIPは,薬物放出デバイスなどへの応用が期待されている。これまでの生分解性IPは水に溶解するのに時間を要し、臨床現場での用時調製や、水溶性低分子薬物の徐放には適していないなどの問題点があった。本研究では,生分解性IPのDDSデバイスとしての臨床使用に向けた利便性向上を目的として,分子構造設計や添加物効果などについて検討を加えた。その結果,ポリエチレングリコールを添加したPCGA-PEG-PCGAトリブロックコポリマーが,凍結乾燥による粉末化が可能で水を加えてすぐに分散できることを見出した。また,PCGA-PEG-PCGAトリブロックコポリマーの末端基を正あるいは負に荷電させたものを任意の割合で混合することにより、特定のpH領域のみで温度に応答してゲル化することを見出した。特に、正電荷を有するポリマーと負電荷を有するポリマーを混合する割合を変化させることにより,そのゲル化pH領域を制御することに成功した。こうした温度に加えてpHに応答するIPは、カテーテル内部での詰まりを回避したり、予期せぬ場所でのゲル化などを回避するfale safe性に優れたIP製剤を提供できると考えられる。一方,薬物を共有結合で固定したグラフト型IPを合成し,通常のゲルでは難しい水溶性低分子薬物の1ヶ月にわたる持続的放出にも成功した。さらに,ペプチド性薬物のin vivoにおける徐放についても検討を行い,動物を使用した実験において,有意な血中半減期の延長が観測され,本研究で利便性を高めたIPシステムが薬物徐放用デバイスとして有用であることが示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究で開発したインジェクタブルポリマーの応用の一つとして骨再生タンパク質の徐放による骨再生誘導を計画していたが,共同研究会社の都合により,骨再生誘導に関する実験を遂行することは難しくなった。しかしながら,水溶性低分子薬物を徐放するデバイスの開発や,ペプチド性薬物のin vivoでの体内動態解析,温度とpHの両方に応答してゲル化するシステムなどの開発にも成功し,計画通りにいかなかった部分と予想以上に進展した部分とはほぼ相殺されていると考えることができる。

Strategy for Future Research Activity

現在,ゲルを体内に注入した後,体液との接触によりゲルが分解しなくてもゾルに戻ることが問題視されている。これを解決するためにゲル化後に共有結合を生成して不可逆的にゲル化するシステムを開発し,これを解決する実験に着手している。今後は,このシステムの利便性向上と医療用デバイスとしての実用化について検討する。

Causes of Carryover

共同研究会社の都合により,動物を用いた骨再生誘導の実験が行えなかったため,in vivo実験を想定していた消耗品予算に余剰分が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

骨再生の実験継続は難しいが,薬物の体内動態やIPの生体適合性,癒着防止材としての応用を考えた動物実験を行うため,前年度分を合わせて執行する。

  • Research Products

    (23 results)

All 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (17 results) (of which Invited: 2 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] DDSに使われる材料2015

    • Author(s)
      大矢裕一
    • Journal Title

      日本防菌防黴学会誌

      Volume: 43 Pages: 41-48

  • [Journal Article] Instant Preparation of Formulation for Biodegradable Injectable Polymers Exhibiting Temperature-responsive Sol-gel Transition2014

    • Author(s)
      Yasuyuki Yoshida, Akihiro Takahashi, Akinori Kuzuya, Yuichi Ohya
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 46 Pages: 632-635

    • DOI

      10.1038/pj.2014.30

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Macromolecular Prodrug-type Injectable Polymer Composed of Poly(depsipeptide-co-lactide)-g-PEG for Sustained Release of Drugs2014

    • Author(s)
      Akihiro Takahashi, Masaya Umezaki, Yasuyuki Yoshida, Akinori Kuzuya, Yuichi Ohya
    • Journal Title

      Polymers for Advanced Technology

      Volume: 25 Pages: 1226-1233

    • DOI

      10.1002/pat.3265

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Biodradabie Thermo-gelling Polymers, Design and Application as Injectable Medical Devices2015

    • Author(s)
      Yuichi Ohya
    • Organizer
      The 2015 Symposium for the Promotion of Applied Research Collaboration in Asia
    • Place of Presentation
      Sunworld Dynasty Taipei Hotel (Taipei, Taiwan)
    • Year and Date
      2015-02-08 – 2015-02-11
    • Invited
  • [Presentation] Conventional Control of Gel-forming pH Region of Biodegradable Temperature-responsive Injectable Polymers2014

    • Author(s)
      Yasuyuki Yoshida
    • Organizer
      The 10th SPSJ International Polymer Conference
    • Place of Presentation
      Tsukuba International Congress Center (Tsukuba, Japan)
    • Year and Date
      2014-12-02 – 2014-12-05
  • [Presentation] Development of a Macromolecular Prodrug-type Injectable Polymer System Exhibiting Temperature-responsive Sol-gel Transition and Sustained Drug Release2014

    • Author(s)
      Akihiro Takahashi
    • Organizer
      The 10th SPSJ International Polymer Conference
    • Place of Presentation
      Tsukuba International Congress Center (Tsukuba, Japan)
    • Year and Date
      2014-12-02 – 2014-12-05
  • [Presentation] Design of Graft-copolymer-type Biodegradable Injectable Polymers Exhibiting Temperature-responsive Sol-gel Transition for Biomedical Application2014

    • Author(s)
      Yuichi Ohya
    • Organizer
      The 10th SPSJ International Polymer Conference
    • Place of Presentation
      Tsukuba International Congress Center (Tsukuba, Japan)
    • Year and Date
      2014-12-02 – 2014-12-05
  • [Presentation] 末端に荷電基を有する温度応答型生分解性インジェクタブルポリマーの混合によるゲル化pHの制御2014

    • Author(s)
      吉田泰之
    • Organizer
      第36回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2014-11-17 – 2014-11-18
  • [Presentation] Design of Biodegradable Graft Copolymers Exhibiting Temperature-responsive Sol-gel Transition as Injectable Biomedical Materials2014

    • Author(s)
      Akihiro Takahashi
    • Organizer
      Polymer Networks Group Meeting & Gel Symposium 2014
    • Place of Presentation
      University of Tokyo (Tokyo, Japan)
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-14
  • [Presentation] Instant Preparation Biodegradable Injectable Polymer Formulation Exhibiting Temperature-responsive Sol-gel Transition2014

    • Author(s)
      Yuichi Ohya
    • Organizer
      Polymer Networks Group Meeting & Gel Symposium 2014
    • Place of Presentation
      Tokyo University (Tokyo, Japan)
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-14
  • [Presentation] ゲル化するpH領域を簡便に調整できる温度応答型生分解性インジェクタブルポリマー製剤の開発2014

    • Author(s)
      吉田泰之
    • Organizer
      第63回高分子討論
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎県)
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [Presentation] Design of Drug-immobilized Polylactide-graft-Poly(ethyle glycol) as a Temperature-Responsive Injectable Polymer for Controlled Release of Low-molecular-weight Water Soluble Drugs2014

    • Author(s)
      Yuichi Ohya
    • Organizer
      26th Annual Conference European Society for Biomaterials
    • Place of Presentation
      ACC Liverpool (Liverpool, UK)
    • Year and Date
      2014-08-31 – 2014-09-03
  • [Presentation] Design of Biodegradable Graft-copolymers Exhibiting Temperature-responsive Sol-gel Transition as Injectable Polymers for Minimally Invasive Therapy2014

    • Author(s)
      Yuichi Ohya
    • Organizer
      9th International Symposium in Science and Technology at Cheng Shiu University 2014
    • Place of Presentation
      Cheng Shiu University (Kaohsiung, Taiwan)
    • Year and Date
      2014-08-18 – 2014-08-20
  • [Presentation] The Effects of Molecular Structure on Sol-to-gel Transition of Biodegradable Poly(depsipeptide-co-lactide)-g-PEG Copolymers2014

    • Author(s)
      Sintaro Mitsumune
    • Organizer
      9th International Symposium in Science and Technology at Cheng Shiu University 2014
    • Place of Presentation
      Cheng Shiu University (Kaohsiung, Taiwan)
    • Year and Date
      2014-08-18 – 2014-08-20
  • [Presentation] 温度応答型生分解性インジェクタブルポリマーゲルからのペプチド性薬物放出挙動2014

    • Author(s)
      吉田泰之
    • Organizer
      第30回日本DDS学会学術集会
    • Place of Presentation
      慶応大学(東京都)
    • Year and Date
      2014-07-30 – 2014-07-31
  • [Presentation] 臨床現場で即時利用可能な温度応答型生分解性インジェクタブルポリマー製剤の開発2014

    • Author(s)
      吉田泰之
    • Organizer
      第43回医用高分子シンポジウム
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所 臨海副都心センター(東京都)
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-07-29
  • [Presentation] pHと温度に応答してゲル化する生分解性ゾル-ゲル転移ポリマーの調製と機能化2014

    • Author(s)
      吉田泰之
    • Organizer
      第60回高分子研究発表会(神戸)
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館(兵庫県)
    • Year and Date
      2014-07-24 – 2014-07-25
  • [Presentation] Development of Biodegradable Injectable Polymer Formulations Exhibiting Temperature-Responsive Sol-Gel Transition for Biomedical Application2014

    • Author(s)
      Yuichi Ohya
    • Organizer
      NIMS Conference 2014
    • Place of Presentation
      Tsukuba International Congress Center (Tsukuba, Japan)
    • Year and Date
      2014-07-01 – 2014-07-03
    • Invited
  • [Presentation] 末端に荷電基を導入した温度応答性型生分解性高分子のゾル-ゲル転移挙動に及ぼす静電相互作用の影響2014

    • Author(s)
      吉田泰之
    • Organizer
      第63回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • Year and Date
      2014-05-28 – 2014-05-30
  • [Presentation] 乾燥状態において粉末性状を示すグラフト共重合体型温度応答性インジェクタブルポリマー2014

    • Author(s)
      光宗信太朗
    • Organizer
      第63回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • Year and Date
      2014-05-28 – 2014-05-30
  • [Book] 進化する医療用バイオベースマテリアル2015

    • Author(s)
      大矢裕一
    • Total Pages
      272
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Book] ゲルテクノロジーハンドブック2014

    • Author(s)
      大矢裕一
    • Total Pages
      908
    • Publisher
      NTS出
  • [Book] 生体適合性制御と要求特性掌握から実践する高分子バイオマテリアルの設計・開発戦略~モノマー(いち)からデザインするバイオインターフェースと上市までの道筋~2014

    • Author(s)
      大矢裕一
    • Total Pages
      432
    • Publisher
      サイエンス&テクノロジー

URL: 

Published: 2016-06-01  

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