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低侵襲外部刺激により薬剤徐放を行うインテリジェントマトリックスの創製

研究課題

研究課題/領域番号 21K10023
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57050:補綴系歯学関連
研究機関長崎大学

研究代表者

阿部 薫明  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (40374566)

研究分担者 高田 知哉  公立千歳科学技術大学, 理工学部, 教授 (00342444)
兵野 篤  旭川工業高等専門学校, 物質化学工学科, 助教 (20554299)
江良 裕子  埼玉県立大学, 保健医療福祉学部, 助教 (00825309)
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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードハイドロゲル / ゾル-ゲル / 赤外照射 / 薬剤徐放 / 非侵襲性 / 赤外応答性 / インテリジェントDDS / 外部刺激応答 / 低侵襲性 / ゾルーゲル
研究開始時の研究の概要

本研究では、外部刺激としての赤外光に応答して「必要なタイミング」で「必要な量」の薬剤を放出可能な薬剤徐放材料の開発を試みる。
典型的な温度応答性ポリマーとは異なり、温度上昇によりゾルへの相転移を示す、Upper Critical Solution Temperature(UCST)型のポリマーを用いる事で、加温により内包した薬剤が放出されるシステムを構築する。このシステムを外部刺激により効率的に動作するため、赤外光照射に対して高い発熱応答を示すカーボンナノチューブと融合する事により、赤外光を照射した部分のみが速やかにゾルへと相転移を示し、薬剤を放出する「外部刺激応答性を持つ低侵襲インテリジェントDDS」を開発する。

研究成果の概要

外部からの刺激のよる温度変化により可逆的なゾル-ゲル相転移を示すポリアクリルアミド系ハイドロゲル複合材料を開発した。この複合材料への温度変化のトリガーとして、効率的な光-熱変換特性を持つ事が知られているカーボンナノチューブ(CNT)を選択し、CNTとハイドロゲルとの複合化を試みた。ハイドロゲルとの複合化を図るため、表面化学修飾により親水化CNTを作製した。こうして得られたCNT含有ハイドロゲル複合材料は赤外光照射のon/offにより可逆的なゾル-ゲル相転移を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、外部刺激としての赤外光に応答して「必要なタイミング」で「必要な量」の薬剤を放出可能な「低侵襲外部刺激により薬剤徐放を行うインテリジェントマトリックスの創製」を試みる。典型的な温度応答性ポリマーとは異なり、温度上昇によりゾルへの相転移を示す、UCST型のポリマーを用いる事で、加温により内包した薬剤が放出されるシステムを構築する。このシステムを外部刺激により効率的に動作するため、赤外光照射に対して高い発熱応答を示すカーボンナノチューブと融合する事により、赤外光を照射した部分のみが速やかにゾルへと相転移を示し、薬剤を放出を試みる。

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

    (21件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Mechanical and swelling properties of polyacrylamide/polyacrylic acid composite hydrogels: The effects of network structure and carbon nanotube reinforcement2024

    • 著者名/発表者名
      Takada Tomoya、Morikawa Yuuto、Kikuchi Yasuki、Miyamoto Daiki、Hayasaka Yuuki、Abe Shigeaki
    • 雑誌名

      Carbon Reports

      巻: 3 号: 1 ページ: 29-36

    • DOI

      10.7209/carbon.030103

    • ISSN
      2436-5831
    • 年月日
      2024-03-01
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel thermos responsible hydrogel composite: Controlled by infra-red irradiation2023

    • 著者名/発表者名
      S. Abe, M. NNesabi, S. Safaee, E. Seitoku, Y. Yato, A. Hyono, K. Nakanishi, Y. Era, M. Nakamura, T. Kusaka, A. Valanezhad, T. Takada, and I. Watanabe
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 755 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1080/15421406.2023.2194600

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aluminum-Doping Effects on the Electronic States of Graphene Nanoflake: Diffusion and Hydrogen Storage Mechanism2023

    • 著者名/発表者名
      Tachikawa Hiroto、Izumi Yoshiki、Iyama Tetsuji、Abe Shigeaki、Watanabe Ikuya
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 13 号: 14 ページ: 2046-2046

    • DOI

      10.3390/nano13142046

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Density functional theory study on the interaction of C<sub>60</sub> fullerene with PCBM2023

    • 著者名/発表者名
      Abe Shigeaki、Tachikawa Hiroto、Iyama Tetsuji、Safaee Sirus、Nesabi Mahdis、Valanezhad Alireza、Watanabe Ikuya
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 63 号: 1 ページ: 01SP31-01SP31

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ad0305

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparative evaluation of three nanofilled resin-based dental composites: cytotoxicity, surface roughness and flexural properties2022

    • 著者名/発表者名
      S. Jafarnia, A. Valanezhad*, T. Odatsu, M. Nesabi, S. Safaee, S. Abe, M. Khodaei, S. Shahabi, and I. Watanabe
    • 雑誌名

      Polymers and Polymer Composites

      巻: 30 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1177/09673911221087586

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel coating layer on zirconia using modified zinc phosphatizing method2021

    • 著者名/発表者名
      KODAMA Kouta、VALANEZHAD Alireza、KHODAEI Mohammad、SAFAEE Sirus、JAFARNIA Shiva、NESABI Mahdis、ABE Shigeaki、WATANABE Ikuya、MURATA Hiroshi
    • 雑誌名

      Dental Materials Journal

      巻: 40 号: 4 ページ: 870-876

    • DOI

      10.4012/dmj.2020-253

    • NAID

      130008069736

    • ISSN
      0287-4547, 1881-1361
    • 年月日
      2021-07-25
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fabrication of bioactive glass coating on pure titanium by sol-dip method: Dental applications2021

    • 著者名/発表者名
      SAFAEE Sirus、VALANEZHAD Alireza、NESABI Mahdis、JAFARNIA Shiva、SANO Hideaki、SHAHABI Sima、ABE Shigeaki、WATANABE Ikuya
    • 雑誌名

      Dental Materials Journal

      巻: 40 号: 4 ページ: 949-956

    • DOI

      10.4012/dmj.2020-323

    • NAID

      130008069758

    • ISSN
      0287-4547, 1881-1361
    • 年月日
      2021-07-25
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Physical and mechanical characteristics of short fiber-reinforced resin composite in comparison with bulk-fill composites2021

    • 著者名/発表者名
      Jafarnia Shiva、Valanezhad Alireza、Shahabi Sima、Abe Shigeaki、Watanabe Ikuya
    • 雑誌名

      Journal of Oral Science

      巻: 63 号: 2 ページ: 148-151

    • DOI

      10.2334/josnusd.20-0436

    • NAID

      130008009607

    • ISSN
      1343-4934, 1880-4926
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel multi-structural reinforced treatment on Ti implant utilizing a combination of alkali solution and bioactive glass sol2021

    • 著者名/発表者名
      Nesabi Mahdis、Valanezhad Alireza、Safaee Sirus、Odatsu Tetsurou、Abe Shigeaki、Watanabe Ikuya
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 124 ページ: 104837-104837

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2021.104837

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ion Capture and Release Ability of Glass Ionomer Cement Containing Nanoporous Silica Particles with Different Pore and Particle Size2021

    • 著者名/発表者名
      Endo Ryoshun、Nakanishi Ko、Bando Yosuke、Abe Shigeaki、Maruoka Haruhi、Nakamura Mariko、Akasaka Tsukasa、Yoshida Yasuhiro、Sato Yoshiaki
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 14 号: 19 ページ: 5742-5742

    • DOI

      10.3390/ma14195742

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bone Formation Ability and Cell Viability Enhancement of MC3T3-E1 Cells by Ferrostatin-1 a Ferroptosis Inhibitor of Cancer Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Valanezhad Alireza、Odatsu Tetsurou、Abe Shigeaki、Watanabe Ikuya
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 号: 22 ページ: 12259-12259

    • DOI

      10.3390/ijms222212259

    • NAID

      120007186858

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] カーボンナノチューブ添加積層ハイドロゲルの温度応答変形2024

    • 著者名/発表者名
      佐々木一織,高田知哉,阿部薫明
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2024年冬季研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Interaction of C60 fullerene with alkyl functionalized C60: A density functional theory study2024

    • 著者名/発表者名
      S. Abe, S. Safaee, I. Watanabe and H. Tachikawa
    • 学会等名
      ISPlasma 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 表面化学修飾による選択的薬剤徐放キャリアの開発2023

    • 著者名/発表者名
      阿部薫明,サファイー シルス,江良裕子,バラネザハド アリレザ,渡邊郁哉
    • 学会等名
      第81回日本歯科理工学会学術討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Development of medical adhesive materials with removability by external stimulation2023

    • 著者名/発表者名
      S. Safaee, K. Nakanishi, S. Abe, M. Nesabi, Y. Era, M. Nakamura, A. Hyono, A. Valanezhad, T. Takada, I. Watanabe and H. Murata
    • 学会等名
      KJF-ICOMEP 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] チタンインプラントのさまざまな個別治療および複合治療の評価2023

    • 著者名/発表者名
      S. Safaee, M. Nesabi, 阿部薫明, 岡﨑ひとみ, 吉田和弘, 渡邊郁也, 村田比呂司
    • 学会等名
      日本補綴歯科学会 九州支部学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Density functional theory (DFT) study on molecular design of organic radical-functionalized graphene2023

    • 著者名/発表者名
      S. Abe, I. Watanabe and H. Tachikawa
    • 学会等名
      ISPlasma 2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel thermos responsible hydrogel composite: Controlled by infra-red irradiation2022

    • 著者名/発表者名
      S. Abe, M. Nesabi, S. Safaee, A. Hyono, Y. Era, M. Nakamura, A. Valanezhad, and I. Watanabe:
    • 学会等名
      KJF-ICOMEP 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of thermos responsible composite hydrogels using Carbon Nanotube derivatives2021

    • 著者名/発表者名
      Shigeaki Abe, Yuko Era, Alireza Valanezhad, Mariko Nakamura, Tomoya Takada, and Ikuya Watanabe
    • 学会等名
      KJF-ICOMEP 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sustainable drug-release property of dental resin composite using nano-porous silica particles2021

    • 著者名/発表者名
      Sirus Safaee, Mahdis Nesabi, Shiva Jafarnia, Alireza Valanezhad, Yuko Era, Shigeaki Abe, and Ikuya Watanabe
    • 学会等名
      第78回日本歯科理工学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 薬剤徐放能を持つ歯科用コンポジット材料の開発2021

    • 著者名/発表者名
      Safaee,Shiva Jafarnia, 岩沼健児, 成徳英理, 中西 康, 江良祐子, Alireza Valanezhad, 中村光一, 高田知哉, 佐藤嘉晃, 渡邊郁
    • 学会等名
      第43回日本バイオマテリアル学会大会
    • 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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