エレクトロスピニング法を用いた傾斜機能性材料の開発と再生医療への応用

• Project/Area Number: 13J00887
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森山 真樹 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 高分子ナノ粒子 / 活性酸素種 / 抗酸化物質 / 血管新生 / ハイブリッド材料 / 高分子ミセル / 抗酸化作用

Outline of Annual Research Achievements

これまでにナノファイバーより形成される不織布が細胞足場材料に適していることが報告されている。さらに細胞への機能性を付加することで医療応用が期待される。本研究では医用デバイスへの応用を見据えた新規バイオマテリアルの開発を目的とし、ナノファイバーに付加する機能性ナノ粒子の開発を目標とした。近年、活性酸素種（ROS）が血管新生のシグナル伝達物質として密接に関与することが明らかとなった。このため、ROS消去能をもつ低分子薬物（抗酸化物質）による血管新生制御が注目を集めている。しかしながら、これらの薬物は溶液中で容易に酸化されるため、充分な効果が得られないのが現状である。そこでカテキンなどの植物由来の抗酸化物質によく見られるカテコール構造に注目し、カテコールをコアに有する抗酸化ミセルを調製した。これはミセルなどの高分子ナノ粒子を薬物キャリアとして用いることにより、薬物の安定化が期待されるためである。実際、この抗酸化ミセル内部のカテコールはポリエチレングリコールよりなる高分子鎖で覆われることにより酸化されにくくなり、長期における酸化安定性が得られることが明らかになった。抗酸化ミセルは細胞内ROSを効率よく除去することで、血管内皮細胞の血管模様構造の形成を阻害した。さらに鶏卵を用いた生体環境に近い条件においても血管新生を抑制した。このことから抗酸化ミセルは細胞内ROSを除去することで血管新生を抑制可能であると考えられる。この抗酸化ミセルとナノファイバーを組み合わせたハイブリッド材料を開発することで、血管成長を制御できるバイオマテリアルの創生が可能であると考えられる。また、ROSは血管新生以外の様々な細胞シグナリングに関与していることから、さらなる機能性材料への応用が期待される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Inhibition of Angiogenesis by Antioxidant Micelles (2015)
  • Author(s): Masaki Moriyama, Stephanie Metzger, Andre J. van der Vlies, Hiroshi Uyama, Martin Ehrbar, Urara Hasegawa
  • Journal Title: Advanced Healthcare Materials Volume: 4 Issue: 4 Pages: 569-575
  • DOI: 10.1002/adhm.201400249
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Catechol-bearing block copolymer micelles: Structural characterization and antioxidant activity (2015)
  • Author(s): Urara Hasegawa, Masaki Moriyama, Hiroshi Uyama, Andre J. van der Vlies
  • Journal Title: Polymer Volume: 66 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2015.03.080
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cross-Linked Catechol-Bearing Poly(gamma-glutamic acid) Self-Aggregates with Antioxidant Activity (2015)
  • Author(s): Masaki Moriyama, Hiroshi Uyama, Andre J van der Vlies, Urara Hasegawa
  • Journal Title: Colloid and Polymer Science Volume: 293 Issue: 4 Pages: 1245-1251
  • DOI: 10.1007/s00396-015-3516-9
  • Peer Reviewed
• [Presentation] カテコール内包ミセルによる血管新生の抑制 (2014)
  • Author(s): 森山真樹, Stephanie Metzger, Martin Ehrbar, Andre J. van der Vlies, 宇山浩, 長谷川麗
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Antioxidant Delivery for Inhibition of Angiogenesis (2014)
  • Author(s): Masaki Moriyama, Stephanie Metzger, Martin Ehrbar, Andre J. van der Vlies, Hiroshi Uyama, Urara Hasegawa
  • Organizer: 26th European Conference on Biomaterial
  • Place of Presentation: Liverpool, UK
  • Year and Date: 2014-08-31 – 2014-09-04
• [Presentation] 血管新生抑制を目的としたカテコール内包ミセルの調製 (2014)
  • Author(s): 森山真樹, Stephanie Metzger, Martin Ehrbar, Andre J. van der Vlies, 宇山浩, 長谷川麗
  • Organizer: 日本バイオマテリアル学会第9回関西若手研究発表会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-08-05
• [Presentation] Catechol-containing Antioxidant Micelles for Anti-Angiogenic Therapy (2014)
  • Author(s): Masaki Moriyama, Stephanie Metzger, Martin Ehrbar, Andre J. van der Vlies, Hiroshi Uyama, Urara Hasegawa
  • Organizer: The 41st Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
  • Place of Presentation: Chicago, USA
  • Year and Date: 2014-07-12 – 2014-07-17
• [Presentation] 血管新生阻害能を有する抗酸化ミセルの調製 (2014)
  • Author(s): 森山真樹, Stephanie Metzger, Martin Ehrbar, 望月衛子, Andre J. van der Vlies, 宇山浩, 長谷川麗
  • Organizer: 第63回高分子学会年次会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [Presentation] 血管新生阻害能を有する抗酸化ミセルの調製 (2014)
  • Author(s): 森山真樹、Stéphanie Metzger、Martin Ehrbar、望月衛子、André J. van der Vlies、宇山浩、長谷川麗
  • Organizer: 第63回高分子年次会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県)(発表確定)
  • Year and Date: 2014-05-28
• [Presentation] CatechoI-Containing Antioxidallt Micelles for Anti-Angiogenic Therapy (2014)
  • Author(s): Masaki Moriyama、Stéphanie Metzger, Martin Ehrbar, André J. vander Vlies^1, Hiroshi Uyama, Urara Hasegawa
  • Organizer: 41st Annual Meeting & Exposition of theColltrolled Release Society
  • Place of Presentation: The Hilton Chicago (Illinois, U.S.A)(発表確定)
• [Presentation] Antioxidant micelles for inhibition of angiogenesis (2013)
  • Author(s): Masaki Moriyama, Stéphanie Metzger, Martin Ehrbar, Eiko Mochizuki, André J. van der Vlies_1, Hiroshi Uyama, Urara Hasegawa
  • Organizer: The 13th Pacific Polymer Conference
  • Place of Presentation: Grand-Hi-Lai Arena (Kaohsiung, Taiwan)
  • Year and Date: 2013-11-20
• [Presentation] 抗酸化ミセルによる血管新生抑制 (2013)
  • Author(s): 森山真樹、Stephanie Metzger、Martin Ehrbar、望月衛子、Andre J. van der Vlies、宇山浩、長谷川麗
  • Organizer: 第62回高分子討論会
  • Place of Presentation: 金沢大学(石川県)
  • Year and Date: 2013-09-13
• [Presentation] 抗酸化ナノ粒子による血管新生の抑制 (2013)
  • Author(s): 森山真樹、Stéphanie Metzger、Martin Ehrbar、望月衛子、André J. van der Vlies、宇山浩、長谷川麗
  • Organizer: 日本バイオマテリアル学会 第8回関西若手研究発表会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2013-08-31