濃度センシング機能を持つ世界初のドラッグデリバリーキャリア創製への挑戦

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K15716
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 阿部 薫明 北海道大学, 歯学研究科, 助教 (40374566)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: ドラッグデリバリーシステム / 濃度センサー機能

研究実績の概要

低濃度時にのみ機能するドラッグデリバリーシステム（DDS）を開発することにより、
抗がん剤など副作用の強い薬剤も効果的に使用可能な、濃度センサー機能を有した
世界初のドラッグデリバリーシステムの開発を試みた。
DDSを実践するキャリアである多糖誘導体の分子構造が薬剤との会合状態に及ぼす影響を検討するため、リン酸化率や分子量を変えた数種類のリン酸化プルラン(PPL)やリン酸化マンナンを合成し、サイズ・形状・表面物性や会合状態の構造変化を検討した。徐放機構のモデル薬剤として抗菌物質CPC（塩化セチルピリジニウム）を用いたところ、抗菌物質CPCのみでは高濃度でも洗浄後は十分な抗菌効果が得られなかったが、PPLとの複合体にすることにより、わずか100ppmの抗菌物質で優れた抗菌効果を発揮することが明らかになった。PPL-CPC複合体はCPC濃度200ppmでも優れた抗菌効果を発揮したが、高濃度で調整した複合体では抗菌効果を発現しなかった。これらの結果は、PPLを担体に用いた複合体が、低濃度時に機能し得る濃度センサー機能を有した画期的なドラッグデリバリーシステムの開発に向けて有用な物質であることが示唆された。
また、ナノ多孔質構造を持つシリカ粒子をキャリアとして用いたCPCやモデル化合物の歯科材料からの徐放挙動を観察した。多孔質シリカナノ粒子はCPCを始めとする正電荷を持つ分子に対して、徐放・リチャージ能を示し、２週間以上にわたる徐放が観測された。
一方、負電荷および中性分子のチャージ・徐放は観察されなかった。更に、上述シリカ粒子表面へとアミノ基の表面修飾を施したところ、負電荷を持つ分子に対する徐放・リチャージ能が示された。これらの結果は、各種電気的特性の薬剤分子に対応した徐放用キャリアの開発に有用である。

研究成果

• [雑誌論文] Electric charge dependence of controlled dye-release behavior in glass ionomer cement containing nano-porous silica particles (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Bando, K. Nakanishi, S. Abe, S. Yamagata, Y. Yoshida, and J. Iida
  • 雑誌名: J. Nanoscience and Nanotechnology 巻: xx ページ: xx-xx
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of fluoride-releasing fissure sealants on enamel demineralization (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura, S. Abe, H. Minamikawa, Y. Yawaka
  • 雑誌名: Pediatric Dental J. 巻: xx ページ: xx-xx
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface-engineered mesoporous silica particles with luminescent, cytocompatible and targeting properties for cancer cell imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Tagaya, S. Abe, Motozuka, K. Shiba, T. Takemura, I. Hayashi, and Y. Sakaguchi
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: ７ ページ: 13645-13654
  • DOI: 10.1039/c7ra00535k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density functional theory (DFT) study on oligosilane-functionalized C60 fullerene (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshizawa, S. Abe*, M. Mutoh, T. Kusaka, M. Nakamura, Y. Yoshida, J. Iida, H. Kawabata, and H. Tachikawa
  • 雑誌名: Japanese J. Applied Physics 巻: 56 ページ: 01AE0301-04
  • DOI: 10.7567/JJAP.56.01AE03
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Estimation of biocompatibility of nano-sized ceramic particles with osteoblasts, osteosarcomas and hepatocytes by static and time-lapse observation (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, E. Seitoku, N. Iwadera, Y. Hamba, S. Yamagata, T. Akasaka, T. Kusaka, S. Inoue, Y. Yawaka, J. Iida, H. Sano, T. Yonezawa, and Y. Yoshida
  • 雑誌名: J. Biomedical Nanotechnology 巻: 12 ページ: 472-480
  • DOI: 10.1166/jbn.2016.2190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic States of Alkyl Radical-Functionalized C20 Fullerene: Density Functional Theory (DFT) Study (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, S. Kawano, Y. Toida,, M. Nakamura, S. Inoue, Y. Yoshida, H. Sano, H. Kawabata, and H. Tachikawa
  • 雑誌名: Japanese J. Applied Physics 巻: 55 ページ: 03DD0301-04
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytocompatibility on HeLa cells under several nano-sized ceramics particles exposure (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Seitoku, S. Abe, T. Kusaka, S. Inoue, H. Sano and Y. Yoshida
  • 雑誌名: J. Nanoscience Nanotechnology 巻: 16 ページ: 3373-3377
  • DOI: 10.1166/jnn.2016.12309
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of the biocompatibility of ceramic nanoparticles with A549 lung epithelial cells (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Kiyama, S. Abe, S. Yamagata, Y. Yoshida, and J. Iida
  • 雑誌名: Nanoscience and Nanotechnology Letters 巻: 8 ページ: 310-315
  • DOI: 10.1166/nnl.2016.2132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment of size and morphological effects of ceramics nanoparticles on their biocompatibility (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Tsuchiya, S. Abe, Y. Era, Y. Nakagawa, M. Nakamura, T. Kusaka, Y. Yoshida, T. Yonezawa, and J. Iida
  • 雑誌名: Nanoscience and Nanotechnology Letters 巻: 8 ページ: 329-334
  • DOI: 10.1166/nnl.2016.2139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of poly(L-lactic acid)/organically modified montmorillonite nanocomposites for the fabrication of orthodontic anchoring screws (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Nakanishi, S. Yamagata, T. Akasaka, S. Abe, Y. Yoshida, and J. Iida
  • 雑誌名: J. Nanoscience Nanotechnology 巻: 16 ページ: 9292-9297
  • DOI: 10.1166/jnn.2016.12917
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density functional theory (DFT) study on ternary interaction system of fluorinated ethylene Carbonate, Li+, and graphene model (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Mutoh, S. Abe, T. Kusaka, M. Nakamura, Y. Yoshida, J. Iida, and H. Tachikawa
  • 雑誌名: ATOMS 巻: 4 ページ: 401-408
  • DOI: 10.3390/atoms4010004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment of the inhibitory effects of fissure sealants on the demineralization of primary teeth using an automatic pH-cycling system (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Ushimura, K. Nakamura, Y. Matsuda, H. Minamikawa, S. Abe, and Y. Yawaka
  • 雑誌名: Dental Materials J., 巻: 35 ページ: 316-324
  • DOI: 10.4012/dmj.2015-297
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple process for sidewall modification of multi-walled carbon nanotubes with polymer side chain radicals generated by ultraviolet-induced C-Cl bond dissociation of polystyrene derivatives (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Takada, Takuma Baba and S. Abe
  • 雑誌名: J. Carbon Research 巻: 2 ページ: 2001-2011
  • 査読あり
• [学会発表] イオン液体を用いた生体湿潤試料SEM観察の迅速・簡便前処理法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 江良 裕子, 阿部 薫明, 吉田 靖弘
  • 学会等名: 化学系学協会北海道支部2017年冬季研究発表会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2017-01-16 – 2017-01-17
• [学会発表] バイオ応用を目指したセラミクスナノ粒子の 細胞適合性の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 成徳 英理, 阿部 薫明, 吉田 靖弘, 佐野 英彦
  • 学会等名: 化学系学協会北海道支部2017年冬季研究発表会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2017-01-16 – 2017-01-17
• [学会発表] Cytocompatibility of several nano-sized ceramics particles: In vitro study (2016)
  • 著者名/発表者名: 1.Y. Era, S. Abe, Y. Nakagawa, A. Hyono, M. Nakamura, and Y. Yoshida
  • 学会等名: Cytocompatibility of several nano-sized ceramics particles: In vitro study
  • 発表場所: Chitose
  • 年月日: 2016-12-14 – 2016-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] In vitro Study of Biocompatibility of several ceramics particles on cells (2016)
  • 著者名/発表者名: S.Abe, S. Tsuchiya, Y. Era, Y. Nakagawa, E. Seitoku, H. Sano, J. IIDA, Y. Yoshida
  • 学会等名: AsiaBioceramics 2016
  • 発表場所: Brisbane
  • 年月日: 2016-12-05 – 2016-12-07
  • 国際学会
• [学会発表] ヒト由来細胞に対するセラミックナノ粒子の生体適合性の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 阿部薫明，成徳英理，江良裕子，吉田靖弘，佐野英彦
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2016
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-11-21 – 2016-11-22
• [学会発表] Biocompatibility of several nano-sized ceramics particles: In vitro study (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, E. Seitoku, Y. Hamba, N. Iwadera, T. Aksaka, S. Yamagata, Y. Yawaka, J. Iida, H. Sano, Y. Yoshida:
  • 学会等名: Bioceramics 2016
  • 発表場所: Charlotte
  • 年月日: 2016-11-13 – 2016-11-15
• [学会発表] Assessment of cytocompatibility of nano-sized ceramics particle on several cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Seitoku E., Abe S., Era Y., Tsuchiya S., Kiyama N., Nakanishi K., Nakagawa Y., Akasaka T., Iida J., Yoshida Y., Sano H
  • 学会等名: International Dental Materials Congress 2016
  • 発表場所: Bali
  • 年月日: 2016-11-04 – 2016-11-06
  • 国際学会
• [学会発表] Assessment of the cytocompatibility of ceramic nanoparticles with several types of cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Era, S. Abe, Y. Nakagawa, A. Hyono, M. Nakamura, T. Kusaka, and Y. Yoshida
  • 学会等名: AsiaNANO 2016
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2016-10-10 – 2016-10-13
  • 国際学会
• [学会発表] Cytocompatiblity of nano-sized ceramics particles on several cells (2016)
  • 著者名/発表者名: 成徳英理, 阿部薫明
  • 学会等名: 第58回歯科基礎医学会学術大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-08-24 – 2016-08-26
• [学会発表] リン酸化多糖を用いた薬剤徐放制御材料の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 阿部薫明，沖原 巧，赤坂 司，吉田靖弘
  • 学会等名: 第 67 回日本歯科理工学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2016-04-16 – 2016-04-17
• [学会発表] Chemical modification on dental orthodontic wire for suppression of metal ions elution (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, S. Tsuchiya, Y. Yoshida, and J. Iida
  • 学会等名: Nanotech. and Mater.Sci. 2016
  • 発表場所: Dubai
  • 年月日: 2016-04-03 – 2016-04-06
  • 国際学会