| 研究課題/領域番号 |
21K06508
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分47020:薬系分析および物理化学関連
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| 研究機関 | 崇城大学 |
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研究代表者 |
庵原 大輔 崇城大学, 薬学部, 准教授 (40454954)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | フラーレン / ナノ粒子 / 吸着 / タンパク質 / 抗体 / 尿毒症物質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，アミノ酸やペプチドなどで修飾した表面物性の異なるカーボンナノ粒子（C60，C70，グラフェン）を調製し，粒子物性・表面構造と吸着能の関連を明らかにする．これらの知見に基づき，尿毒症物質や低密度リポタンパク質，抗 DNA 抗体，免疫複合体などのタンパク質をはじめとした病因物質に対して特異的な吸着能を示すカーボンナノ粒子を創製する．さらに，カーボンナノ粒子の生理的条件下での安定性や生体適合性，生体内挙動などを明らかにし，生体内血液中で病因物質を吸着し，効果的に不活化または生体外へ除去するナノ吸着炭素製剤を構築する．
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| 研究実績の概要 |
腎疾患や肝疾患、自己免疫疾患、神経疾患などの各種病態時には疾病の原因となる有害物質が血液中に過剰に蓄積することが知られている。本研究では、生体内血液中で病因物質を吸着し、効果的に不活化または生体外へ除去する新たな生体内血液浄化療法の構築を企図する。これまでに、各種カーボンナノ粒子（C60、C70）の尿毒症物質や抗体などのタンパク質に対する吸着能を検討した結果、カーボンナノ粒子はヒトIgG 抗体に対し、高い吸着性を示し、その表面物性を改変することで、吸着性を制御可能なことが明らかとなった。そこで、本研究では各種カーボンナノ粒子の物性を小角X線散乱（SAXS）および広角X線散乱（WAXS）により評価し、さらに、各種アミノ酸との相互作用をNMRを用いて評価した。以下に得られた知見を要約する。
SAXS測定より、C60およびC70ナノ粒子は溶液中で球形粒子として存在することが示唆された。また、WAXS測定より、C60ナノ粒子は結晶性ナノ粒子、C70ナノ粒子は非晶質性ナノ粒子であることが示された。
C60ナノ粒子と各種アミノ酸溶液を混合後、1H NMRスペクトルを測定すると、トリプトファン、フェニルアラニン、ロイシン、アルギニン、メチオニンなどのアミノ酸で特徴的なピークのブロードニングがみられ、特に、トリプトファンにおいて低濃度C60存在下で著しいブロードニングがみられた。C70ナノ粒子ではC60ナノ粒子よりも低濃度でピークのブロードニングがみられた。インドールやインドキシル硫酸などでも同様なピークのブロードニングがみられたことから、C60やC70ナノ粒子はインドール骨格を有する化合物に対し、高い吸着能を有することが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では生体内血液中で病因物質を吸着し、効果的に不活化または生体外へ除去するナノ吸着炭素製剤を構築する。これまでに、各種カーボンナノ粒子を調製し、抗体などのタンパク質に対する吸着性を明らかとした。また、各種カーボンナノ粒子の内部構造の違いを検討し、インドール骨格を有するアミノ酸や尿毒症物質に対し、高い吸着能を有することを明らかにした。LDL、抗 DNA 抗体、免疫複合体などの病因物質を特異的に吸着可能なカーボンナノ粒子の構築は順調に進行中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
各種カーボンナノ粒子のヒト血清アルブミンやアポリポタンパク質に対する吸着効果を検討する。さらに、病態モデル動物（慢性腎不全、SLE、高脂血症）から採取した全血および血漿を用いて、尿毒症物質や抗 DNA 抗体、アポリポタンパク質などに対する、生体内での吸着能を推察する。これら知見を基に、吸着能と粒子物性・表面構造の関連を明らかにし、各病因物質に対して特異的な吸着能を示すカーボンナノ粒子を創製する。
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