研究課題/領域番号 |
15K18279
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研究機関 | 奈良工業高等専門学校 |
研究代表者 |
林 啓太 奈良工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (10710783)
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研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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キーワード | membrane property / drug delivery system / self-assembly / vesicle |
研究実績の概要 |
本年度においては,自己集合体の構造依存的な特性を明らかにした.界面活性剤は溶液中においてミセルやベシクルといった自己集合体を形成することが知られている.これらの自己集合体は薬剤カプセルとして応用が検討されており,一定の成果を示している.しかしこれらの自己集合体は個別に議論されており,体系的な議論がなされていない.そこで本研究では,構造の類似するSpan系,Tween系界面活性剤を用いて様々な自己集合体を調製し,これら自己集合体の構造依存的な特性を解析することで,各疾患に適した薬剤カプセルを設計・選択する,所謂テーラーメイド薬剤カプセルへのアプローチを行うことを目的としている.本年度においては,下記の進捗状況で述べる通り,研究は概ね順調に進展している.これまでミセルとベシクルの違いに関しては議論されているが,これら自己集合体を構成する界面活性剤の構造は大きく異なる場合が多い.これは,界面活性剤の構造が自己組織化により形成する自己集合体の構造と大きく関係しているためである.しかし本研究では構造の類似するSpan系,およびTween系界面活性剤により自己集合体を形成することで,構成する界面活性剤の構造の違いによる影響をできる限り排除した.その場合においても,従来の知見通りミセルの方がベシクルより動的な構造を有していることが明らかとなった.つまり,ミセルの動的な構造は構成される界面活性剤の種類に依存しないのではないかと考えられる.このようにより一般的な構造依存的特性を議論することで,更なる応用へと議論を展開することができる.本年度での結果ではその可能性が示された.
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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
申請書に記載した通り,概ね順調に推移している.その最も大きな要因は自己集合体の構造の同定が進んだことに起因する.申請時に進めていたcryo-TEMによる観察の結果(平成 26 年度 JST ナノテク試行的利用),Span,Tween系界面活性剤の各混合比をコントロールすることで,容易に様々な自己集合体が調製可能であるということが示された.既に報告済みであるレンズ型ベシクルをはじめ,棒状ミセルのような構造やバイセル,多角ベシクルなどのような構造が観察された.これらの知見をもとに,蛍光プローブ(Laurdan),DSCおよびNMRによる解析を行った.一般的にベシクルと比較し,ミセルの方が,非常に動的な構造を有していることが明らかとなった.この違いにより,ミセルの方が疎水性領域に水分子が容易に侵入しやすく,疎水的ではあるが,ベシクルと比較して親水的な領域を提供することが明らかとなった.また,短いアシル鎖(C12)を有するSpan 20/Tween 20系の場合,ミセルの場合でもベシクルの場合でも相転移温度は観察されなかった.長いアシル鎖(C16)を有するSpan 40/Tween 40系では,球状ミセルの場合では相転移温度は観察されなかったが,その他の構造,特にベシクルにおいては40 ℃付近において相転移が観察された.これは従来,薬剤カプセルとして応用されているリポソームと類似しているが,分子レベルで議論したところ,その特性は異なることを報告した(K. Hayashi et al., Colloids Surf. B, 144, 33-37 (2016)).このように,申請書に示した通り,平成27年度においてSpan/Tween系界面活性剤から構成される自己集合体の構造依存的な特性を明らかにすることが出来た.
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今後の研究の推進方策 |
今後の予定として,本年度明らかにした各自己集合体の構造特異的特性をもとに,薬剤カプセルとしての機能を議論する.平成28年度においては,薬剤の封入を中心に議論する.蛍光物質であるRhodamine6Gをモデル薬剤として,各自己集合体への封入効率,および漏出について検討する.これら自己集合体はミセル,ベシクルを問わず疎水的な領域を有している.Rhodamine6Gは水溶液中に可溶であるが,比較的疎水性を示す物質である.従って,Rhodamine6Gはミセル内部,またはベシクル膜内に配向すると考えられる.上記の結果を考慮すれば,運動性の高いミセルの方が容易にRhodamine6Gを封入できると考えられる一方で,ベシクルの方がより疎水的な環境を提供するため,親水・疎水での分配を考えた場合,ベシクルの方がよりRhodamine6Gを封入しやすいと考えられる.また,実際に薬剤カプセルを血中に投与した時の安定性も検討すべき重要な因子の1つである.血中において,薬剤カプセルの安定性や薬物動態に関与するタンパク質としてAlbuminが知られている.Albuminは血中に最も多く存在するタンパク質の1つであり,疎水性物質の運搬を担っている.このAlbuminは疎水性を有する界面活性剤とも相互作用することが知られており,自己集合体を形成するSpan,Tween系界面活性剤に結合し,結果として自己集合体を破壊し,薬剤の漏出を引き起こす可能性がある.そこで薬剤封入効率に加え,Rhodamine6Gを封入した自己集合体とAlbuminの相互作用も検討する.
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