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次世代高分子系ナノ粒子の創製と生体内動態機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K15394
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関北九州市立大学

研究代表者

藤井 翔太  北九州市立大学, 環境技術研究所, 特任講師 (40794095)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードナノ粒子 / 生体適合性高分子 / 生体内動態 / 高分子鎖形態 / 高分子ナノ粒子 / コア架橋粒子 / ボトルブラシポリマー / 小角散乱 / 薬物送達システム / 高分子鎖密度 / ナノメディシン
研究開始時の研究の概要

本研究では、生体内においてその構造を保持可能な高分子鎖含有コア架橋ナノ粒子(Furry Nanoballs: f-NBと命名)を利用し、それら粒子構造および高分子鎖形態を小角散乱法により詳細に理解したうえで、その粒子の体内動態を評価する。これにより、粒子表面の高分子鎖の種類だけでなく、高分子鎖形態およびナノ粒子形態と体内動態の相関性について新たな知見を得ることができる。また得られた結果から、体内動態を制御した上で薬理効果を発揮可能な高分子系ナノ粒子の設計指針を提案する。

研究成果の概要

本研究は、ミセルのような自己集合体に頼らない非崩壊型ナノ粒子の設計およびその粒子構造と生体内挙動の相関関係を明らかにすることを目的とした。非崩壊型ナノ粒子としては、コア架橋粒子と分子ボトルブラシ系の高分子を採用し、それらナノ粒子構造を制御する技術の開発に成功した。また、粒子表面の高分子鎖密度とナノ粒子の生体内動態および薬剤除法の関係性を明らかにした。この研究成果から、バイオ分野で注目されているナノ粒子を利用した薬剤送達システムにおけるナノ粒子設計指針を確立することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ナノ粒子を利用した薬剤送達システムの開発が急務の中、未だに応用に至った薬剤の開発には大きな障壁がある。その最大の原因として、ナノ粒子が生体内において迅速にクリアランスされてしまうことが挙げられる。本研究により、ナノ粒子構造とこのクリアランスの相関関係を解明することができた。この成果により、薬剤送達システムにおけるナノ粒子設計指針を確立することができ、これからの薬剤開発に大きく貢献されることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 4件、 査読あり 15件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] ANSTO(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Impact of Zwitterionic Polymers on the Tumor Permeability of Molecular Bottlebrush-Based Nanoparticles2022

    • 著者名/発表者名
      Fujii Shota、Takano Shin、Nakazawa Kohji、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: in press 号: 7 ページ: 2846-2855

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.2c00216

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Internalization into cancer cells of zwitterionic amino acid polymers <i>via</i> amino acid transporter recognition2021

    • 著者名/発表者名
      Takano Shin、Sakurai Kazuo、Fujii Shota
    • 雑誌名

      Polymer Chemistry

      巻: 12 号: 42 ページ: 6083-6087

    • DOI

      10.1039/d1py01010g

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetically Controlling the Length of Self-Assembled Polymer Nanofibers Formed by Intermolecular Hydrogen Bonds2021

    • 著者名/発表者名
      Gruschwitz Franka V.、Klein Tobias、Kuchenbrod Maren T.、Moriyama Naoto、Fujii Shota、Nischang Ivo、Hoeppener Stephanie、Sakurai Kazuo、Schubert Ulrich S.、Brendel Johannes C.
    • 雑誌名

      ACS Macro Letters

      巻: 10 号: 7 ページ: 837-843

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.1c00296

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Polymer Micelles Composed of Molecular‐Bottlebrush‐Based Surfactants: Precisely Controlling Aggregation Number Corresponding to Polyhedral Structures2021

    • 著者名/発表者名
      Fujii Shota、Eichhorn Jonas、Schacher Felix H.、Brendel Johannes C.、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 42 号: 16 ページ: 2100285-2100285

    • DOI

      10.1002/marc.202100285

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Analysis of an Octameric Resorcinarene Self-Assembly in Toluene and its Morphological Transition by Temperature2021

    • 著者名/発表者名
      Fujii Shota、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 12 号: 28 ページ: 6464-6468

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.1c01978

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phosphorylcholine-Grafted Molecular Bottlebrush?Doxorubicin Conjugates: High Structural Stability, Long Circulation in Blood, and Efficient Anticancer Activity2020

    • 著者名/発表者名
      Takano Shin、Islam Waliul、Nakazawa Kohji、Maeda Hiroshi、Sakurai Kazuo、Fujii Shota
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 22 号: 3 ページ: 1186-1196

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.0c01704

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Furry nanoparticles: synthesis and characterization of nanoemulsion-mediated core crosslinked nanoparticles and their robust stability in vivo2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Rena、Arai Koichi、Matsuno Jun、Soejima Miyo、Lee Ji Ha、Takahashi Rintaro、Sakurai Kazuo、Fujii Shota
    • 雑誌名

      Polymer Chemistry

      巻: 11 号: 27 ページ: 4408-4416

    • DOI

      10.1039/d0py00610f

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anticancer efficacy of cyclodextrin-based hyperbranched polymer nanoparticles containing alpha-mangostin2020

    • 著者名/発表者名
      Doan Van T. H.、Takano Shin、Doan Ngoc Anh T.、Nguyen Phuong T. M.、Nguyen Van Anh T.、Pham Huong T. T.、Nakazawa Koji、Fujii Shota、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 53 号: 3 ページ: 481-492

    • DOI

      10.1038/s41428-020-00441-3

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhanced Binding Constant of Cyclodextrin to Alpha-mangostin in Hyperbranched Polymers2020

    • 著者名/発表者名
      Van Doan Thi Hong、Anh Doan Thi Ngoc、Fujii Shota、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 号: 10 ページ: 1144-1146

    • DOI

      10.1246/cl.200210

    • NAID

      130007923149

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monodisperse Micelles with Aggregation Numbers Related to Platonic Solids2020

    • 著者名/発表者名
      Lee Ji Ha、Fujii Shota、Takahashi Rintaro、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 41 号: 18 ページ: 2000227-2000227

    • DOI

      10.1002/marc.202000227

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterizing an siRNA-Containing Lipid-Nanoparticle Prepared by a Microfluidic Reactor: Small-Angle X-ray Scattering and Cryotransmission Electron Microscopic Studies2020

    • 著者名/発表者名
      Aburai Kenichi、Hatanaka Kentaro、Takano Shin、Fujii Shota、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 号: 42 ページ: 12545-12554

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c01079

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and characterization of nanoemulsion-mediated core crosslinked nanoparticles, and in vivo pharmacokinetics depending on the structural characteristics2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuno Jun、Kanamaru Takuma、Arai Koichi、Tanaka Rena、Lee Ji Ha、Takahashi Rintaro、Sakurai Kazuo、Fujii Shota
    • 雑誌名

      Journal of Controlled Release

      巻: 324 ページ: 405-412

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2020.05.035

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Polymorphism of Resorcinarene Assemblies2020

    • 著者名/発表者名
      Fujii Shota、Miyake Rika、Campo Liliana de、Lee Ji Ha、Takahashi Rintaro、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: in press 号: 22 ページ: 6222-6227

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c00861

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bundling Process of Citrulline Polypeptides upon UCST-Type Phase Separation2020

    • 著者名/発表者名
      Fujii Shota、Kuroyanagi Sotaro、Shimada Naohiko、Matsuno Jun、Lee Ji Ha、Takahashi Rintaro、Maruyama Atsushi、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 124 号: 20 ページ: 4036-4043

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c00934

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyclodextrin-based nanoparticles encapsulating α-mangostin and their drug release behavior: potential carriers of α-mangostin for cancer therapy2019

    • 著者名/発表者名
      Doan Van T. H.、Lee Ji Ha、Takahashi Rintaro、Nguyen Phuong T. M.、Nguyen Van Anh T.、Pham Huong T. T.、Fujii Shota、Sakurai Kazuo
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 52 号: 4 ページ: 457-466

    • DOI

      10.1038/s41428-019-0296-y

    • NAID

      40022335569

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] The effect of PEG molecular weight on the in vivo fate of PEGylated core cross-linked nanoparticles2022

    • 著者名/発表者名
      藤井翔太
    • 学会等名
      ACS Spring 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ボトルブラシ型高分子界面活性剤を用いたプラトニックミセルの構築2021

    • 著者名/発表者名
      藤井颯太
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ボトルブラシポリマーから成る高分子ナノ粒子の腫瘍組織浸透性2021

    • 著者名/発表者名
      藤井翔太
    • 学会等名
      第37回DDS学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 生体適合性高分子ナノ粒子のがん細胞スフェロイドへの浸透挙動2021

    • 著者名/発表者名
      藤井翔太
    • 学会等名
      第43回日本バイオマテリアル学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Tumor permeability of molecular bottlebrushes composed of polyelectrolytes2021

    • 著者名/発表者名
      藤井翔太
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Furry nanoparticles: cross-linked nanoparticles prepared via nanoemulsions and their robust stability in vivo2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Fujii
    • 学会等名
      259rd American Chemical Society NATIONAL MEETING & EXPOSITION
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Furry nanoparticles: Synthesis and characterization of nanoemulsion-mediated core crosslinked nanoparticles and their robust stability in vivo2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Fujii
    • 学会等名
      260rd American Chemical Society NATIONAL MEETING & EXPOSITION
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Constructing monodispese polymer micelles based on the concept of Platonic micelle2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Fujii
    • 学会等名
      ACIS2021: The 10th Australian Colloid and Interface Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Furry Nanoballs Bearing D4H/D4V Silicone: Synthesis, Structural Characterization, and Their Robust Stability in vivo2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Matsuno
    • 学会等名
      258rd American Chemical Society NATIONAL MEETING & EXPOSITION
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Analysis of Resorcinarene Assemblies and Their Unique Aggregation Numbers Corresponding to Platonic Structures2019

    • 著者名/発表者名
      Shota Fujii
    • 学会等名
      258rd American Chemical Society NATIONAL MEETING & EXPOSITION
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Molecular Assemblies: Characterization and Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Fujii, Ji Ha Lee, Kazuo Sakurai
    • 総ページ数
      13
    • 出版者
      ACS publications
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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