QOLの高い腹膜透析を目指したシリカ含有レドックスナノ粒子の作製と評価

• Project Area: Fusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
• Project/Area Number: 25107707
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 長崎 幸夫 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90198309)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2013: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 酸化ストレス / 活性酸素 / 腹膜透析 / シリカ含有レドックスナノ粒子 / 安定ラジカル / ナノ吸着剤 / 腹膜炎症モデル / シリカ含有ナノ粒子 / ポリマードラッグ

Outline of Annual Research Achievements

①両親媒性高分子の疎水部にROS消去能を有するニトロキシドラジカルを結合し、その水中での自己組織化による40nm程度のナノ粒子を作製した(RNP)。このRNPをナノ反応場とし、TEOSの可溶化とゾルゲル法によりシリカ含有レドックスナノ粒子siRNPを作製した。ここでRNPの疎水性コア内にはアミノ基を導入しているため、アミン塩基が触媒になってゾルゲル反応が進行するとともに形成したシリカへのアミノ基の配位によりRNPの物理架橋が起こり安定化することがポイントとなる。作製したsiRNPの②物理化学特性、③安全性試験、④吸着特性、⑤抗酸化試験、⑥動物評価を中心に検討を行った。siRNPからの未反応物の漏出や腹腔内からリンパ系を介しての血中取り込みを避けることが重要であり、ESR、ICP-MS等を利用して解析した。また吸着能の評価をin vivoで行った。さらには腹膜に生じる活性酸素種の消去に伴うサイトカイン産生、脂質過酸化、タンパクカルボニル化、8-OHdG定量により腹膜の酸化ストレスを評価するとともにNF-κBの活性化抑制効果を見積もった。このようにして新しいsiRNPによって被嚢性腹膜硬化症のメカニズムをin vivoで評価した。さらに後期ではヒドロキシアパタイトやポーラスシリカ等を利用した新しい融合材料の調製を行い、腹膜透析における老廃物吸着能の向上を達成した。このように本研究では安全でQOLの高い腹膜透析法の創出を行い、高い可能性を示すことが出来た。さらに作成したsiRNPは消化管障害の少ない経口DDS材料として評価し、高い有用性を示した。

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] Design and use of silica-containing redox nanoparticles, siRNP for high-performance peritoneal dialysis (2014)
  • Author(s): Yukio Nagasaki, Tatsuya Yaguchi, Takuma Matsumura, Toru Yoshitomi, Yutaka Ikeda, Atsushi Ueda, and Aki Hirayama
  • Journal Title: Biomaterials Science Volume: 2 Issue: 4 Pages: 522-529
  • DOI: 10.1039/c3bm60236b
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Redox-active injectable gel using thermo-responsive nanoscale polyion complex flower micelle for noninvasive treatment of local inflammation. (2013)
  • Author(s): Pua ML, Yoshitomi T, Chonpathompikunlert P, Hirayama A, Nagasaki Y
  • Journal Title: J Control Release Volume: 172 Issue: 3 Pages: 914-920
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.10.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel protein PEGylation chemistry via glutalaldehydefunctionalized PEG, Bioconjugate Chemistry, Vol. 24, No.11, pp.1824-1827(2013) (doi: 10.1021/bc400169s) (2013)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Bioconjugate Chemistry Volume: 11 Issue: 11 Pages: 1824-1827
  • DOI: 10.1021/bc400169s
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coffee component Hydroxyl Hydro Quinone (HHQ) as a novel ligand for PPAR gamma and implications for breast cancer (2013)
  • Author(s): Babita Shashni, Karun Sharma, Rumani Singh, Kishore R Sakharkar, Sarinder K. Dhillon, Yukio Nagasaki, and Meena K. Sakharkar
  • Journal Title: BMC (BioMedCentral) Genomics Volume: 14(Suppl 5):S6 Issue: S5
  • DOI: 10.1186/1471-2164-14-s5-s6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Redox Nanoparticle Therapeutics to Cancer -Increase in therapeutic effect of doxorubicin, suppressing its adverse effect- (2013)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Journal of Controlled Release Volume: 172 Issue: 1 Pages: 137-143
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.08.011
  • NAID: 120007130564
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design of sugar-oligonucleotide conjugates installed gold nanoparticle for effective delivery to hepatic parenchymal cells (2013)
  • Author(s): Yutaka Ikeda, Daisuke Kubota, Yukio Nagasaki
  • Journal Title: Colloid and Polymer Science Volume: Vol. 291 Issue: 12 Pages: 2959-2964
  • DOI: 10.1007/s00396-013-3029-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Suppression of NSAID-induced Small Intestinal Inflammation by Orally Administered Redox Nanoparticles (2013)
  • Author(s): Sha Sha, Long Binh Vong, Pennapa Chonpathompikunlert, Toru Yoshitomi, Hirofumi Matsui, Yukio Nagasaki
  • Journal Title: Biomaterials Volume: 34 Issue: 33 Pages: 8393-8400
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.06.032
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-performance waveguide-mode biosensor for detection of Factor IX uses PEG-based blocking agents to suppress non-specific binding and improve sensitivity (2013)
  • Author(s): Thangavel Lakshmipriya, Makoto Fujimaki, Subash C.B. Gopinath, Koichi Awazu, Yukichi Horiguchi and Yukio Nagasaki
  • Journal Title: Analyst Volume: Vol.138 Issue: 10 Pages: 2863-2870
  • DOI: 10.1039/c3an00298e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Performance Surface Acoustic Wave Immunosensing System on PEG/Aptamer Hybridized Surface, (2013)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Langmuir Volume: 29 Issue: 24 Pages: 7369-7376
  • DOI: 10.1021/la304548m
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced intracellular drug delivery of pH-sensitive doxorubicin/poly(ethylene glycol)-block-poly(4-vinylbenzylphosphonate) nanoparticles in multi-drug resistant human epidermoid KB carcinoma cells (2013)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Biomaterials Science Volume: 1 Issue: 4 Pages: 361-367
  • DOI: 10.1039/c2bm00156j
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Facile solid-phase synthesis of a highly stable poly(ethylene glycol)-oligonucleotide conjugate (2013)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry B Volume: 1 Issue: 4 Pages: 529-535
  • DOI: 10.1039/c2tb00031h
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The glycolytic enzymes PGK1 and PKM2 as novel transcriptional targets of PPAR gamma in breast cancer pathophysiology (2013)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Journal of Drug Targeting Volume: 21 Issue: 2 Pages: 161-174
  • DOI: 10.3109/1061186x.2012.736998
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel Biocompatible Nanoreactor for Silica/Gold Hybrid Nanoparticles Preparation (2013)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Journal Title: Colloids and Surfaces B: Biointerfaces Volume: 102 Pages: 778-782
  • DOI: 10.1016/j.colsurfb.2012.09.034
  • NAID: 120007137069
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ナノ治療最前線 (2014)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Organizer: 第31回臨床フリーラジカル会議
  • Place of Presentation: けぶり河、京都
  • Year and Date: 2014-12-06
  • Invited
• [Presentation] シリカ含有レドックスナノ粒子、siRNPの設計と腹膜透析への展開 (2014)
  • Author(s): 長崎幸夫、松村卓馬、矢口達也、池田 豊、吉冨 徹、植田敦志、平山 暁
  • Organizer: 第43 回医用高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 産総研、東京
  • Year and Date: 2014-07-29
• [Book] Environmentally-Responsive Nanogels for siRNA Delivery, Advanced Delivery and Therapeutic Applications of RNAi (2013)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Total Pages: 150
  • Publisher: Wiley
• [Book] PEGylated Ceramic Nanophosphors for Near-infrared Fluorescence Bioimaging (2013)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Total Pages: 61
  • Publisher: Future Science, London
• [Book] 大腸粘膜に対する経口型レドックスナノ粒子の集積と潰瘍性大腸炎治療効果の増強 (2013)
  • Author(s): 長崎幸夫
  • Total Pages: 257
  • Publisher: シーエム-シー出版