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処方設計リデザイニングによる高度肺到達性キャリア粒子プラットフォームの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K06504
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分47020:薬系分析および物理化学関連
研究機関大阪医科薬科大学

研究代表者

戸塚 裕一  大阪医科薬科大学, 薬学部, 教授 (50312963)

研究分担者 門田 和紀  大阪医科薬科大学, 薬学部, 准教授 (50709516)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード吸入粉末剤 / コンポジット粒子 / 噴霧乾燥法 / 実験計画法 / フィトグリコーゲン / マトリックス / デキストラン / 噴霧凍結乾燥法 / リファンピシン / 粒子設計 / 粒子形態制御 / 肺深部到達性
研究開始時の研究の概要

肺深部到達率の極めて高いキャリア微粒子の調製のために、in silico粒子設計技術を組み合わせ、有効性の高い新たなプラットフォーム開発により、市販製剤処方をリデザインする。具体的には、以下の3つの最新アプローチを取り入れた予測精度の高い設計を行う。
(1)実験計画法による処方最適化 ⇔ データマイニングによる最適調製条件改善
(2)in silico評価による肺内部での粒子挙動解析および到達部位予測
(3)調製粒子のin vitro物性評価・形態学的評価とin silico形態学的解析

研究成果の概要

高分子多糖類であるフィトグリコーゲン、およびデキストランに着目し、薬物と添加剤との間で複合粒子(コンポジット粒子)を作製し、粒子径や形状などの粒子物性を制御した粒子設計を試みた。主に、噴霧乾燥法によりマトリックス型の機能性を持った粒子を設計した。効率的な成果を得るために、実験計画法を用いて、複合粒子作製のための噴霧乾燥法によるDPI製剤の重要な因子を特定した。その結果、疎水性薬物であるリファンピシンとフィトグリコーゲンを含む複合粒子を噴霧乾燥により調製し、粒子物性の制御および吸入特性の向上に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

経肺投与製剤は、薬効の発現が早く、気管支喘息などの肺局所治療だけでなく、全身性疾患治療にも応用可能である。経肺投与製剤のうち、吸入粉末剤は携帯性に優れ、吸入しやすい利点を有するが、現行市販品の製剤処方による吸入粉末剤は気管支までの到達が限度であり、薬物を肺深部炎症部位に直接到達可能なキャリアの開発には至っていない。
薬物と添加剤との間でコンポジット粒子を作製する場合には、粒子径や形状などの粒子物性を制御した粒子設計が課題であり、本研究成果で得られた、医薬品―添加剤による高度肺到達性の可能性を持ったコンポジット粒子作成法は、吸入粉末剤設計の新たな可能性を示している。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Tuning the Phytoglycogen Size and Aggregate Structure with Solvent Quality: Influence of Water?Ethanol Mixtures Revealed by X-ray and Light Scattering Techniques2023

    • 著者名/発表者名
      Kamarainen Tero、Kadota Kazunori、Tse Jun Y.、Uchiyama Hiromasa、Oguchi Toshio、Arima-Osonoi Hiroshi、Tozuka Yuichi
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 24 号: 1 ページ: 225-237

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.2c01093

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modulating Pore Space Architecture of Ice-Templated Dextran Microparticles Using Molecular Weight and Concentration2022

    • 著者名/発表者名
      T. Kamarainen, K. Kadota, J. Y. Tse, H. Uchiyama, S. Yamanaka, Y. Tozuka
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 38 号: 21 ページ: 6741-6751

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.2c00721

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Porous particles and novel carrier particles with enhanced penetration for efficient pulmonary delivery of antitubercular drugs2021

    • 著者名/発表者名
      Tse Jun Yee、Koike Atsushi、Kadota Kazunori、Uchiyama Hiromasa、Fujimori Ko、Tozuka Yuichi
    • 雑誌名

      European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics

      巻: 167 ページ: 116-126

    • DOI

      10.1016/j.ejpb.2021.07.017

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Aggregation of phytoglycogen in water-ethanol mixtures characterized by small-angle X-ray scattering and dynamic light scattering measurements, The 7th International Conference on the Characterization and Control of Interfaces for High Quality Advanced Materials2022

    • 著者名/発表者名
      T. Kamarainen, K. Kadota, J.Y. Tse, H. Uchiyama, T. Oguchi, H. Arima-Osonoi, Y. Tozuka
    • 学会等名
      The 7th International Conference on the Characterization and Control of Interfaces for High Quality Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ice templated dextran microparticles by spray freeze drying: Influence of molecular weight and concentration2022

    • 著者名/発表者名
      T. Kamarainen, J.Y. Tse, H. Uchiyama, K. Kadota, Y. Tozuka
    • 学会等名
      粉体工学会2022年度春期研究発表会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 噴霧乾燥法による新規キャリア粒子による吸入粉末製剤の設計2022

    • 著者名/発表者名
      門田和紀、謝 晉頤、T. Kamarainen、内山博雅、戸塚裕一
    • 学会等名
      粉体工学会第 56 回技術討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Image analysis routines toward pore characterization of spray freeze dried dextran microparticles2022

    • 著者名/発表者名
      T. Kamarainen, H. Uchiyama, K. Kadota, Y. Tozuka
    • 学会等名
      粉体工学会第 56 回技術討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Composite spray freeze-dried particles for functional food with improved dissolution properties by enhanced water dispersibility2021

    • 著者名/発表者名
      J. Y. Tse, G. Nemoto, H. Uchiyama, K. Kadota, Y. Tozuka
    • 学会等名
      8th Asian Particle Technology Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規キャリア粒子による肺深部への高効率な到達性を実現した抗結核薬吸入粉末剤の設計2021

    • 著者名/発表者名
      入船三奈子、謝晉頤、小池敦資、内山博雅、門田和紀、藤森功、戸塚裕一
    • 学会等名
      日本薬剤学会第36年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] 医薬品におけるDDS技術と製剤開発への応用2021

    • 著者名/発表者名
      戸塚裕一、門田和紀 他多数
    • 総ページ数
      401
    • 出版者
      情報機構
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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