高分子ナノ粒子キャリアの病原体との相互作用の可視化のための電子顕微鏡評価法の開発

• 研究課題/領域番号: 15K18849
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理系薬学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2018); 愛知学院大学 (2015-2017)
• 研究代表者: 高橋 知里 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50574448)
• 研究協力者: 武藤 俊介 ; 八木 伸也 ; 山本 浩充 ; 永野 恵司
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: バイオフィルム感染症 / ドラッグデリバリーシステム / 高分子キャリア / 電子顕微鏡 / イオン液体 / カソードルミネッセンス / 高分子製剤 / イメージング / XAFS / ドラッグデリバリー / 高分子粒子製剤 / 金属ナノ粒子 / バイオフィルム / ナノ粒子 / レーザーラマン顕微鏡 / 製剤設計

研究成果の概要

イオン液体を応用した微細形態観察手法及びナノ領域からの蛍光可視化手法を組み込んだ評価を試みた。既存の定量的な評価とこれらの評価結果に基づき、難治性のバイオフィルム感染症治療のための高分子ナノ粒子キャリアの設計を試みた。この試みにより、病原体であるバイオフィルムの生体機構に合わせた製剤設計を手掛けることができ、またナノ粒子の抗菌能を最大限に発揮させることが可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

上記の「研究成果の概要」に記載した新規の評価法を組み込むことで、有効なバイオフィルム感染症治療薬が開発できれば、治療の短期化による医療費の抑制や多剤耐性菌の発現リスク低減などが期待される。また、本研究成果は歯周病が引き起こしうる白内障や糖尿病、心筋梗塞などの疾病予防にも繋がるため社会的波及効果は大きい。また、学術的観点から、従来の試料作製法では形態維持が難しいとされる微小器官の構造解析が可能となり、微生物のみでなく動植物の生体機構解明及び未知なる機能探索にも大きく寄与するものと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Optimization of ionic liquid-incorporated PLGA nanoparticles for treatment of biofilm infections. (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahashi C（70％）, Hattori Y, Yagi S, Murai T, Tanemura M, Kawashima Y, Yamamoto H
  • 雑誌名: Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications 巻: In press ページ: 78-83
  • DOI: 10.1016/j.msec.2018.11.079
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Imaging of antibacterial activity of polymeric micelle based nanomedicine for drug delivery. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi C
  • 雑誌名: Microscopy 巻: i30
  • 査読あり
• [雑誌論文] SEM imaging of the stimulatory response of RAW264.7 cells against Porphyromonas gingivalis using a simple technique employing new conductive materials. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi C, Umemura Y, Naka A, Yamamoto H.
  • 雑誌名: J. Biomed. Mater. Res. B 巻: 106 号: 3 ページ: 1280-1285
  • DOI: 10.1002/jbm.b.33940
  • 査読あり
• [雑誌論文] 形態観察結果に基づくバイオフィルム感染症治療用高分子ナノ粒子製剤の設計 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里，武藤俊介，山本浩充
  • 雑誌名: 医学生物学電子顕微鏡技術学会誌 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simple sample preparation technique for morphological observation of wet inorganic and biological materials using conductive materials. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, C., Yamamoto, H.
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 66
  • 国際共著
• [雑誌論文] Imaging of intracellular behavior of polymeric nanoparticles in Staphylococcus epidermidis biofilms by slit-scanning confocal Raman microscopy and scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, C., Ueno, K., Aoyama, J., Adachi, M.., Yamamoto, H.
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng. C, 巻: 印刷中 ページ: 1066-1074
  • DOI: 10.1016/j.msec.2017.03.132
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visualization of silver-decorated poly (DL-lactide-co-glycolide) nanoparticles and their efficacy against Staphylococcus epidermidis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, C., Matsubara, N., Akachi, Y., Ogawa, N., Golap, K., Asaka, T., Tanemura, M., Kawashima, Y., Yamamoto, H.
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng. C, 巻: 72 ページ: 143-149
  • DOI: 10.1016/j.msec.2016.11.051
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] STEM observation for understanding antibacterial mechanism of polymeric particles against biofilm. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, C., Yamamoto, H.
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 65 号: suppl 1 ページ: i31-i31
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfw093
  • 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of antibacterial mechanism of polymeric nano-particles by scanning transmission electron microscopy-cathodoluminescence technique. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, C., Ogawa, N., Muto, S., Kawashima, Y., Yamamoto, H.
  • 雑誌名: European Microscopy Congress 巻: 不明 ページ: 296-297
  • DOI: 10.1002/9783527808465.emc2016.5824
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A microscopy observation methodology for STEM imaging of antibacterial activity of polymeric nanoparticles on biofilm with an ionic liquid. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, C., Muto, S., Yamamoto, H.
  • 雑誌名: J. Biomed. Mater. Res. B. 巻: -
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Morphological study of efficacy of clarithromycin-loaded nanocarriers for treatment of biofilm infection disease. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, C., Akachi, Y., Ogawa, N., Moriguchi, K., Asaka, T., Tanemura, M., Kawashima, Y., Yamamoto, H.
  • 雑誌名: Med. Mol. Morphol. 巻: -
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observation of antibacterial effect of biodegradable polymeric nanoparticles on Staphylococcus epidermidis biofilm using FE-SEM with an ionic liquid. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, C., Ogawa, N., Kawashima, Y., Yamamoto, H.
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 64 号: 3 ページ: 169-180
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfv010
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 球形晶析技術を応用したバイオフィルム感染症治療を目的としたナノ粒子製剤の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, H., Ogawa, N., Takahashi, C.
  • 雑誌名: Ｄｒｕｇ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ 巻: 30 号: 2 ページ: 129-138
  • DOI: 10.2745/dds.30.129
  • NAID: 130005083739
  • ISSN: 0913-5006, 1881-2732
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antibacterial activities of polymeric poly (DL-lactide-co-glycolide) nanoparticles and Soluplus® micelles against Staphylococcus epidermidis biofilm and their characterization. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, C., Saito, S., Suda, A., Ogawa, N., Kawashima, Y., Yamamoto, H.
  • 雑誌名: RSC adv. 巻: 5 号: 88 ページ: 71709-71717
  • DOI: 10.1039/c5ra13885j
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Imaging of antibacterial activity of polymeric particles for drug delivery systems using scanning transmission electron microscopy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takahashi C
  • 学会等名: 19th International Microscopy Congress (IMC19)
  • 国際学会
• [学会発表] Imaging of antibacterial activity of polymeric micelle based nanomedicine for drug delivery. (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋 知里
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会
• [学会発表] 歯周病治療用の銀ナノ粒子封入高分子製剤の抗菌作用可視化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里
  • 学会等名: 第34回医学生物学電子顕微鏡技術学会
• [学会発表] STEMを用いたバイオフィルム形成菌に対するイオン液体含有高分子製剤の抗菌効果の可視化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋 知里
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会
• [学会発表] Design of Polymeric Nanoparticles for Drug Delivery System. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, C.
  • 学会等名: Nano Science & Technology 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 医学生物学電子顕微鏡技術学会奨励賞講演 電子顕微鏡評価に基づく機能性材料の設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里
  • 学会等名: 医学生物学電子顕微鏡技術学会
  • 招待講演
• [学会発表] ナノイメージングに基づく機能性材料・機能性粒子の設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里
  • 学会等名: 粉体工学会 第1回界面特性を利用した粒子設計とプロセス開発に関するワークショップならびに粉体グリーンプロセス研究会講演会
  • 招待講演
• [学会発表] ラマンイメージング法および新規SEMイメージング法を用いた高分子ナノ粒子DDS製剤の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里, 上野楠夫, 青山淳一, 足立真理子, 小川法子, 浅香透, 川嶋嘉明, 山本浩充
  • 学会等名: 日本薬剤学会第32年会
• [学会発表] 導電性物質を試料前処理に用いた電子顕微鏡観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里, 山本浩充
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第60回記念シンポジウム
• [学会発表] 種々の電子顕微鏡法による銀ナノ粒子複合製剤の抗菌活性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里、種村眞幸、武藤俊介、花市敬正、小川法子、川嶋嘉明、山本浩充
  • 学会等名: 第73回日本顕微鏡学会学術講演会
• [学会発表] 金属ナノ粒子含有高分子ドラッグ デリバリー微粒子製剤の設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里
  • 学会等名: 名古屋工業大学シンポジウム トゥルーナノテクノロジーへの挑戦 （ナノ粒子界面の機能解明と制御）
  • 招待講演
• [学会発表] 微細形態評価に基づく製剤設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里
  • 学会等名: 愛知学院大学薬学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] バイオフィルム感染症治療を目的とする球形晶析法を用いたDDS製剤設計とその評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里:
  • 学会等名: 製剤技術研究会第６回セミナー
  • 発表場所: 長野、白馬村、旅館丸大
  • 招待講演
• [学会発表] Evaluation of antibacterial mechanism of polymeric nano-particles by scanning transmission electron microscopy-cathodoluminescence technique (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi C, Ogawa N, Muto S, Kawashima Y, Yamamoto H
  • 学会等名: 2016 European Microscopy Conference
  • 発表場所: France, Lyon, Lyon Convention Center
  • 年月日: 2016-08-29
  • 国際学会
• [学会発表] バイオフィルムに対する高分子ナノ粒子の抗菌作用の微視的評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里, 種村眞幸
  • 学会等名: 平成２８年度文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム総会「秀でた研究成果報告会」
  • 発表場所: 東京、千代田区、サイエンスプラザ
• [学会発表] バイオフィルム感染症治療を目的とした高分子ナノ粒子DDS製剤設計とその評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里, 松原庸博, 小川法子, 盛口敬一, 本田雅規, 川嶋嘉明, 山本浩充
  • 学会等名: 粉体工学会第52回夏期シンポジウム
  • 発表場所: 兵庫、神戸市、共済会館
• [学会発表] STEM-CL法及び種々の電子顕微鏡法による高分子ナノ粒子製剤の抗菌メカニズムの解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里, 小川法子, 盛口敬一, 武藤俊介, 川嶋嘉明, 山本浩充
  • 学会等名: 第72回日本顕微鏡学会学術講演会
  • 発表場所: 宮城、仙台市、仙台国際センター
• [学会発表] STEM observation for understanding antibacterial mechanism of polymeric particles against biofilm (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里, 山本浩充
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第59回シンポジウム
  • 発表場所: 東京、豊島区、平成帝京大学
• [学会発表] バイオフィルム感染症治療に効果的な高分子ナノ粒子ドラッグデリバリーシステム製剤設計のための新規電子顕微鏡評価法の確立 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里, 小川法子, 盛口敬一, 浅香透, 種村眞幸, 武藤俊介, 川嶋嘉明, 山本浩充
  • 学会等名: 医学生物学電子顕微鏡技術学会
  • 発表場所: 東京、豊島区、日本大学
• [学会発表] 高分子ナノドラッグキャリアの抗菌メカニズム解明のための新たな電子顕微鏡法の確立 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里, 小川法子, 盛口敬一, 浅香透, 種村眞幸, 武藤俊介, 川嶋嘉明, 山本浩充
  • 学会等名: 日本薬剤学会第31年会
  • 発表場所: 岐阜、岐阜市、長良川国際会議場
• [学会発表] Designing of polymeric nanocarriers against Staphylococcus epidermidis biofilm and their characterization (2015)
  • 著者名/発表者名: Chisato Takahashi, Yuki Akachi, Shoko Saito, Asami Suda, Noriko Ogawa, Toru Asaka, Masaki Tanemura, Shunsuke Muto, Yoshiaki Kawashima, and Hiromitsu Yamamoto
  • 学会等名: 2015 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston (USA)
  • 年月日: 2015-12-03
  • 国際学会
• [学会発表] 表皮ブドウ球菌のバイオフィルム形成機構の可視化とそれに基づくDDS設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里
  • 学会等名: 第47回日本臨床分子形態学会
  • 発表場所: 長崎大学医学部良順会館(長崎県、長崎市)
  • 年月日: 2015-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] Formulation of polymeric poly (DL-lactide-co-glycolide) nanoparticles and Soluplus® micelles for biofilm infection disease based on visualization of their antibacterial activities (2015)
  • 著者名/発表者名: Chisato Takahashi, Yuki Akachi, Shoko Saito, Asami Suda, Noriko Ogawa, Masaki Tanemura, Shunsuke Muto, Yoshiaki Kawashima, and Hiromitsu Yamamoto
  • 学会等名: 2015 Microscopy Conference
  • 発表場所: Gottingen (Germany)
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] イオン液体処理技術を用いた電子顕微鏡評価法に基づく製剤設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里
  • 学会等名: 粉体操作に伴う諸現象に関する勉強会
  • 発表場所: 琵琶湖畔近江白浜旅館(滋賀県、高島市)
  • 年月日: 2015-07-30
  • 招待講演
• [学会発表] イオン液体を用いた電子顕微鏡観察評価に基づくDDS製剤設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里、赤地志、斉藤祥子、須田麻美、小川法子、種村眞幸、武藤俊介、川嶋嘉明、山本浩充
  • 学会等名: 医学生物学電子顕微鏡技術学会
  • 発表場所: 名古屋市立大学医学部(愛知県、名古屋市)
  • 年月日: 2015-06-20
• [学会発表] 抗菌作用の微視的評価に基づくナノ粒子ドラッグデリバリーシステムの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里、小川法子、浅香透、種村眞幸、武藤俊介、川嶋嘉明、山本浩充
  • 学会等名: 日本薬剤学会第30年会
  • 発表場所: 長崎新聞文化ホール(長崎県、長崎市)
  • 年月日: 2015-05-23
• [学会発表] 表皮ブドウ球菌のバイオフィルム形成機構とその治療を目的とするナノキャリアの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋知里，小川法子，川嶋 嘉明，武藤俊介，山本 浩充
  • 学会等名: 日本電子顕微鏡学会第71回学術講演会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府、京都市)
  • 年月日: 2015-05-13
• [図書] Chapter title: Application of polymeric nanoparticle and polymeric micelle for treatment of biofilm infection disease, Nanoparticle Technology Handbook Third Edition (Book) (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, H., Takahashi, C.
  • 出版者: Elsevier
• [図書] Smart Ionic Liquids, Chapter title: Electron microscopy using ionic liquids for wet materials. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, C.
  • 出版者: Royal Society of Chemistry