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2014 Fiscal Year Research-status Report

ガン温熱化学療法に有効なナノキャリアの開発

Research Project

Project/Area Number 25350549
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

森本 展行  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00313263)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords自己組織化 / ベタイン型コポリマー / ナノ粒子 / 細胞毒性 / 刺激応答性
Outline of Annual Research Achievements

スライドガラス上に白金電極を有したウェルを試作し、前年度までに調製したポリエチレングリコールとポリ(3-ジメチル(メタクリロイルオキシエチル)アンモニウムプロパンスルホン酸)によるブロックコポリマー(PEG-b-SB)からなる自己組織化ミクロスフィア水溶液に対して交流電場を負荷した。この結果、10Hz以下の条件ではミクロスフィアの融合が接触により観察された。この融合は100Hz以上の条件では起こらないこと、またポリマー鎖のSBブロック長に依存して抑制された。また、塩添加条件下ではミクロスフィアは不安定化され容易に融合を引き起こすことを確認した。
PEG-b-SBおよび上記モノマーユニットの組み合わせのランダムコポリマー(PEG-ran-SB)、また前年度に調製したピリジニウム型スルホベタイン(PySB)ブロックを有するPEG-b-PySBについてHeLa細胞を用いて細胞毒性を検討した。この結果、PEG-b-SBおよびPEG-ran-SBにおいてはポリマー濃度が1.0 mg/mL以下では細胞毒性を全く示さなかったのに対し、PEG-b-PySBでは1.0 mg/mLの条件でおよそ60%の生存率であることがわかった。この実験の中でPEG-ran-SBナノスフィアが血清存在下、非存在下に関わらずすべての細胞に対して迅速に導入されていくことを見いだした。このナノスフィアの細胞内導入は核やミトコンドリア内まで到達しえること、また一方で細胞内からの放出が37℃では迅速に起こる一方で4℃においては残存させえることが確認された。細胞内取込み機構について各種エンドサイトーシス経路の阻害剤を添加しても細胞取込み能に変化がないことを明らかとした。これらの結果を受けてPEG-ran-SB末端にドキソルビシンを修飾した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

今年度実績の電場条件下でのミクロスフィア挙動解析は、スライドガラス上に白金電極を有したウェルを固定することで構築した。このシステムは、前年度の顕微鏡下で観察可能な加熱冷却の高速制御ウェル作成のノウハウを有効に利用して試作・構築したシステムである。これらの組み合わせることでin vitro誘電加温システム評価系の構築につながる。高速温度制御システムを搭載することは、細胞培養を行うスケールにするため難があるものの、定温制御や温度モニターを行うことは難しくないと予想している。
一方、細胞評価系についても前年度の知見を掘り下げることができた。PEG-ran-SBナノ粒子がエンドサイトーシス経路を辿ることなく、すべての細胞に迅速に取り込まれたことは、申請当初の想定と大きく異なる結果であったが、一方で細胞内からの脱出も観察されることから、より詳細な挙動解析とともに精密な制御を可能とすることで、PEG-ran-SBナノスフィアへの機能付与、あるいは新規性の高いナノキャリアの設計につながると期待できる。

Strategy for Future Research Activity

in vitro誘電加温システム評価系の構築
細胞培養条件下で利用しえるin vitro誘電加温システムの構築を目指す。これまでに構築してきたシステムのノウハウを生かしつつ、滅菌・繰り返し使用も可能なシンプルな設計をベースとして進めていく。基本は浮遊細胞への適用とするが、電極にリボン型白金を用いることで接着細胞への適用についても検討を行う。
in vitro細胞毒性評価
これまでに得られている静的条件下でのポリマーの細胞毒性に加え、ドキソルビシン修飾したポリマーの効果についても検討する。この際、ドキソルビシン修飾ナノ粒子の細胞内分布についても注意深く観察を行う。さらに上記の誘電加温システムが構築され次第、細胞内導入したナノ粒子に対して電場印加した場合の毒性発現効果について評価していく。これらの結果をうけて新たなキャリアの設計や今後の指針について検討していく。

  • Research Products

    (11 results)

All 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Trading polymeric microspheres: Exchanging DNA molecules via microsphere interaction2015

    • Author(s)
      Nobuyuki Morimoto, Kanna Muramatsu, Shin-ichiro M. Nomura, Makoto Suzuki
    • Journal Title

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      Volume: 128 Pages: 94-99

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2015.02.014

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Dynamic transformations of self-assembled polymeric microspheres induced by AC voltage and shear flow2015

    • Author(s)
      Nobuyuki Morimoto, Tetsuichi Wazawa, Yuichi Inoue, Makoto Suzuki
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 5 Pages: 14851-14857

    • DOI

      10.1039/c4ra17056c

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Temperature-responsive telechelic dipalmitoylglyceryl poly(N-isopropylacrylamide) vesicles: real-time morphology observation in aqueous suspension and in the presence of giant liposomes2014

    • Author(s)
      Nobuyuki Morimoto, Yu Sasaki, Kouki Mitsunushi, Evgeniya Korchagina, Tetsuichi Wazawa, Xing-Ping Qiu, Shin-ichiro M. Nomura, Makoto Suzuki, Francoise M. Winnik
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 50 Pages: 8350-8352

    • DOI

      10.1039/c4cc03199g

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] スルホベタイン含有ポリマー粒子の設計と機能2014

    • Author(s)
      森本展行
    • Organizer
      2014 KIPS若手高分子シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都、京都大学
    • Year and Date
      2014-12-12 – 2014-12-12
    • Invited
  • [Presentation] スルホベタイン-PEG コポリマーナノ粒子の細胞内取込挙動2014

    • Author(s)
      森本 展行、若村 優、中山 勝文、東海林 亙、鈴木 誠
    • Organizer
      第36回バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      東京、タワーホール船堀
    • Year and Date
      2014-11-17 – 2014-11-18
  • [Presentation] NaCl、NaI 水溶液におけるハイパーモバイル水の熱容量及び密度の評価2014

    • Author(s)
      Masayoshi Sato, George Mogami, Nobuyuki Morimoto, Makoto Suzuki
    • Organizer
      第52回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      札幌、札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [Presentation] LN 光変調器を用いた高精度周波数領域蛍光異方性測定による蛍光色素の回転運動解析2014

    • Author(s)
      etsuichi Wazawa, Nobuyuki Morimoto, Makoto Suzuki
    • Organizer
      第52回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      札幌、札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27
  • [Presentation] PEG-スルホベタインコポリマーナノ粒子と細胞との相互作用2014

    • Author(s)
      若村 優、森本 展行、中山 勝文、東海林 亙、 鈴木 誠
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎、長崎大学
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [Presentation] PEG-ポリスルホベタインブロックコポリマーミクロスフィアの動的構造制御2014

    • Author(s)
      森本 展行、村松 かんな、関根 由莉奈、鈴木 誠
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎、長崎大学
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [Presentation] 自己組織型スマートポリマーナノ~ミクロ粒子の設計と機能2014

    • Author(s)
      森本展行
    • Organizer
      第42回東北地区高分子若手研究会夏季ゼミナール
    • Place of Presentation
      山形、ホテルルーセントタカミヤ
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-07-30
    • Invited
  • [Presentation] 熱応答性テレケリック型ポリマーベシクルの水溶液特性2014

    • Author(s)
      森本 展行、佐々木 優、和沢 鉄一、鈴木 誠、 Francoise Winnik
    • Organizer
      第63回高分子年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋、名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2014-05-28 – 2014-05-30

URL: 

Published: 2016-05-27  

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