薬剤輸送システム応用に向けた層状複水酸化物の形態制御と細胞輸送機構の解明

• 研究課題/領域番号: 12J09298
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 田中 みゆき 東北大学, 大学院環境科学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2012 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2012年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 層状複水酸化物 / 蛍光色素 / 細胞 / 共焦点顕微鏡 / 有機無機複合体 / 細胞内動態

研究概要

本研究の目的は, 粘土鉱物の一種である層状複水酸化物(Layered Double Hydroxide : LDH)の薬剤輸送システム応用に向け, 細胞内での薬剤輸送挙動を解明することである. 本年度に達成した実績は以下の通りである.
1)LDHの機能性(蛍光特性)付与 : Pyranine/LDH複合体について
新規ゲスト分子としてアニオン性蛍光色素Pyranineをゲスト分子とした複合体Pyranine/LDHを合成し, 各種特性解析を行った. その結果, Pyranine/LDHは強い緑色発光強度および低い細胞毒性を示し, ゲスト分子Pyrallineの細胞輸送を促進することが明らかとなった. したがって, Pyranine/LDHの細胞内蛍光プローブとしての有用性が示されたと言える.
2)LDH細胞内輸送挙動の観察 : ライブセルイメージングによる細胞内動態の観察について
1)で合成されたPyranine/LDHを用い, 共焦点レーザー顕微鏡を用いたライブセルイメージングにより, Pyranine/LDHナノ複合体の細胞内動態の観察を行った.
まず, 細胞内に輸送されたPyranine/LDHが, 細胞内小胞(エンドソーム)から細胞質にゲスト分子Pyranineを放出する様子がリアルタイムで観察された. さらにエンドソーム内でのLDH粒子の溶解挙動も観察されたことから, LDHの溶解に伴ってエンドソームの破裂が起きたと考えられる. したがって, LDHはエンドソームリリース機能をもつ有用な薬剤輸送担体として応用可能であると言える.
また, 細胞核へPyranine/LDH粒子が輸送される様子もリアルタイムで観察された. これより, LDH粒子のドラッグデリバリーシステムへの応用において, 細胞核への輸送を前提とした輸送担体としてのLDHの新たな設計指針が提示されたと言える.

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

研究成果

• [雑誌論文] Mg-Al系層状複水酸化物へのフルオレセインのインターカレーションに及ぼす合成条件の影響(Effect of Synthesis Condition on Intercalation Behavior of Fluorescein into Mg-Al Layered Double Hydroxide) (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Tanaka, Sumio Aisawa, Hidetoshi Hirahara, Eiichi Narita, Qiang Dong, Shu Yin, Tsugio Sato
  • 雑誌名: Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan 巻: 20 ページ: 359-367
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intracellular release of fluorescein anion from layered doublehydroxide nanoparticles indicating endosomal escape (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Tanaka, Sumio Aisawa, Hidetoshi Hirahara, Eiichi Narita, Qiang Dong, Shu Yin, Tsugio Sato
  • 雑誌名: IOP Conference Series : Materials Science and Engineering 巻: 47 ページ: 0120061-6
  • DOI: 10.1088/1757-899x/47/1/012006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cellular uptake behavior of fluorescein - intercalated layered double hydroxide (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Tanaka, Sumio Aisawa, Hidetoshi Hirahara, Eiichi Narita, Shu Yin, Tsugio Sato
  • 雑誌名: Functional Materials Letter 巻: 5 号: 02 ページ: 1260003-1260003
  • DOI: 10.1142/s179360471260003x
  • 査読あり
• [学会発表] 蛍光色素/層状複水酸化物ナノ複合体の細胞内移行過程 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中みゆき, 會澤純雄, 平原英俊, 成田榮一, 董 強, 殷 シュウ, 佐藤次雄
  • 学会等名: 平成25年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 長岡グランドホテル
  • 年月日: 2013-10-25
• [学会発表] Observation of intracellular dynamic state of layered doublehydroxide nanocomposite (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Tanaka, Sumio Aisawa, Hidetoshi Hirahara, Eiichi Narita, Qiang Dong, Shu Yin, Tsugio Sato
  • 学会等名: Internal Symposium for the 70^<th> Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-09-29
• [学会発表] 層状複水酸化物ナノ複合体の細胞内移行過程の観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中みゆき, 會澤純雄, 平原英俊, 成田榮一, 董 強, 殷 シュウ, 佐藤次雄
  • 学会等名: 第57回粘土科学討論会
  • 発表場所: 高知市文化プラザかるぽーと
  • 年月日: 2013-09-05
• [学会発表] Intracellular dynamic state of the fluorescent layered doublehydroxide nanocomposite (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Tanaka, Sumio Aisawa, Hidetoshi Hirahara, Eiichi Narita, Qiang Dong, Shu Yin, Tsugio Sato
  • 学会等名: 17^<th> International Symposium on Intercalation Compounds (ISIC17)
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2013-05-13
• [学会発表] Intracellular dynamic state of the fluorescent layered doublehydroxide nanoparticles (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Tanaka, Sumio Aisawa, Hidetoshi Hirahara, Eiichi Narita, Qiang Dong, Shu Yin, Tsugio Sato
  • 学会等名: International Symposium on Materials Chemistry of Intercalation Compounds (MCIC2013)
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2013-05-11
• [学会発表] 層状複水酸化物ナノ複合体の細胞内動態 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中みゆき・會澤純雄・平原英俊・成田榮一・董強・殷シュウ・佐藤次雄
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会(2013)
  • 発表場所: 立命館大学
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] 蛍光色素/層状複水酸化物ナノ複合体の細胞内移行過程の観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中みゆき・會澤純雄・平原英俊・成田榮一・董強・殷シュウ・佐藤次雄
  • 学会等名: 平成24年度東北大学研究所連携プロジェクト成果報告会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-02-05
• [学会発表] 層状複水酸化物ナノ複合体の細胞内移行過程 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中みゆき・會澤純雄・平原英俊・成田榮一・董強・殷シュウ・佐藤次雄
  • 学会等名: 多元研NIMS合同シンポジウム
  • 発表場所: 物質・材料研究機構
  • 年月日: 2012-11-22
• [学会発表] pH応答性を持つ蛍光色素/層状複水酸化物ナノ複合体の合成とその細胞内動態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中みゆき・會澤純雄・平原英俊・成田榮一・殷シュウ・佐藤次雄
  • 学会等名: 平成24年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] フルオレセイン/層状複水酸化物ナノ複合体を用いた細胞内輸送挙動の観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中みゆき・會澤純雄・平原英俊・成田榮一・殷シュウ・佐藤次雄
  • 学会等名: 第2回CSJ化学フェスタ2012
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] Observation of cellular uptake behavior of layered double hydroxide nan oparticles which has visualization probe characteristic (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyuki Tanaka, Sumio Aisawa, Satoshi Takahashi, Hidetoshi Hirahara, Eiichi Narita
  • 学会等名: 2nd International Conference on Competitive Materials and Technology Process (ic-cmtp2)
  • 発表場所: Hotel Palota, Miskolc-Lilla fared, Hungary.
  • 年月日: 2012-10-09
• [学会発表] 可視化プローブ特性を有する層状複水酸化物の合成および形態制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中みゆき・會澤純雄・平原英俊・成田榮一・殷シュウ・佐藤次雄
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第25回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 可視化プローブ特性を有する層状複水酸化物による細胞内移行過程の観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中みゆき・會澤純雄・平原英俊・成田榮一・殷シュウ・佐藤次雄
  • 学会等名: 平成24年度化学系学協会東北大会
  • 発表場所: 秋田大学
  • 年月日: 2012-09-15
• [備考]
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/modules/laboratory/index.php?laboid=45
• [備考]
  • URL: http://researchmap.jp/moi/
• [備考]
  • URL: https://www.researchgate.net/profile/Mivuki_Tanaka2
• [備考]
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/modules/laboratory/index.php?laboid=45
• [備考]
  • URL: http://researchmap.jp/moi/