刺激応答性セルロースナノファイバーの定量的な設計方法の確立と高機能医薬品への展開
| Project/Area Number |
22KJ1089
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| Project/Area Number (Other) |
22J21868 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 40020:Wood science-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
八木田 兼仁 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | セルロースナノファイバー / エマルション / 表面修飾 / DNP-NMR / 表面自由エネルギー / 逆相ガスクロマトグラフィー |
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| Outline of Research at the Start |
表面修飾を施したセルロースナノファイバー （CNF） は、球状に包み込んだ薬剤を特定の条件で放出する「刺激応答性」を持ち、ターゲットとする部位でのみ薬剤が放出される機能性医薬品への実用化が期待されている。理想の条件で薬剤を放出するためには、薬剤ごとに異なる修飾基を導入する必要がある。しかし、刺激応答性のメカニズムは未解明であり、修飾基を設計するプロセスが場当たり的なものとなっているため、実用化に遅れが出ている。そこで本研究では、界面化学的な手法とシミュレーションを用いてpH・温度変化による不安定化の程度を定量的に評価することで、刺激応答性の発現機構を解明し、CNFを用いた薬剤の実用化を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
木材から生産されるナノ材料であるセルロースナノファイバー（CNF）は、表面に導入したカルボキシ基・リン酸基などを足場とする表面修飾が可能である。適切な表面修飾を施したCNFは、球状に包み込んだ薬剤を特定の条件で放出する「刺激応答性」を持ち、ターゲットとする部位でのみ薬剤が放出される機能性医薬品への実用化が期待されている。理想の条件で薬剤を放出するためには、薬剤ごとに異なる修飾基を導入する必要がある。しかし、刺激応答性のメカニズムは未解明であり、修飾基を設計するプロセスが場当たり的なものとなっているため、実用化に遅れが出ている。そこで本研究では、界面化学的な手法とシミュレーションを用いてpH・温度変化による不安定化の程度を定量的に評価することで、刺激応答性の発現機構を解明し、CNFを用いた薬剤の実用化を目指す。
今年度は、修飾基の足場として高いポテンシャルを持つ「リン酸化CNF」について、その表面構造を解析した。CNF表面にリン酸基を導入して得られるリン酸化CNFは、毒性の低い試薬で調製可能であるため、生体材料として利用する際の安全性が高いと考えられている。具体的な研究内容としては、フランス原子力・代替エネルギー庁が所有する実験装置「DNP-NMR」から得られた2次元NMRスペクトルとシミュレーションを併用し、リン酸化CNFの表面におけるリン酸基の分布を同定した。この結果により、修飾基の効率的な導入および刺激応答性の精密なコントロールが達成できる可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
フランスへの留学中、DNP-NMRという最先端の装置でしか得られない貴重なデータを取得し、そのデータを元に国際共同研究として論文執筆を進めているほか、学会における2度の口頭発表により、研究成果の発信を行なったため。以上より、研究活動およびアウトリーチの両面において良好に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の成果により、セルロースのC6位水酸基をカルボキシ化した「TEMPO酸化CNF」に加え、C6位水酸基をリン酸化した「リン酸化CNF」の表面構造に関する知見を得ることができた。この知見をもとに分子動力学シミュレーションによる解析を実施し、刺激応答性の発現に関わる微視的な現象の解明を目指す。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
