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2018 年度 実施状況報告書

高性能MRI造影剤設計の学理開拓 ―配位不飽和配位高分子を基体とする新アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 18K19087
研究機関東北大学

研究代表者

壹岐 伸彦  東北大学, 環境科学研究科, 教授 (50282108)

研究分担者 鈴木 敦子 (升谷敦子)  東北大学, 環境科学研究科, 助教 (10633464)
唐島田 龍之介  東北大学, 環境科学研究科, 助教 (40783303)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワード造影剤 / MRI / 配位高分子 / 多孔性 / 配位不飽和 / 生体安全性 / 緩和能
研究実績の概要

本研究は配位不飽和サイト(CUS)を有する多孔性配位高分子(PCP)を基体として高性能の磁気共鳴画像化法(MRI)の造影剤(CA)を創製することを目的とする.本年度は生体毒性の低い中心金属Mn(II)と2,5-dihydroxy-1,4-benzenedicarboxylato配位子としてPCPを合成し,その構造解析,サイズ制御,水分散性について検討した.水熱法により合成したところ,マイクロメーターサイズのPCPを生成した.既報との比較によりCUSを有するPCPであることが判明した.CUSは水溶液中では水分子を配位し高緩和能が期待できる.ついで酢酸MnのDMF溶液に配位子のDMF溶液を20時間かけて滴下し,得られた固体をメタノールに浸漬してPCPを合成した.浸漬時間を1日から6日までのばし,構造解析したところ,PCPの生成および粒子サイズの縮小が見られ,なんらかの熟成が起きていることがわかった.最終的に目標とするナノサイズ(10~150 nm)のPCPを得る事が出来,がんへのEPR効果による送達が期待できる.ついで水やリン酸緩衝生理食塩水への分散性を検討した.分散後2~3分経過して沈殿物を確認した.240分後にはほぼ全て沈殿した.分散性の低さが課題となる.5分後の懸濁液のDLSを調べたところ粒径は2000から6000 nmであり,凝集していることがわかった.水分散性の向上を目指すべく,メトキシポリエチレングリコール(PEG)アミンでPCP上の末端カルボキシル基の修飾を試みた.上記の合成条件下でこれを添加したものの粒子のSEM像は変わりなく,PEG化されていないと判断できる.サイズ制御と併せて分散性の向上が課題である.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

CUSを有するナノサイズのPCPを合成することには成功したものの,水分散性が低いことが判明した.これは表面のカルボキシル基による水和だけでは水分散性の確保が困難であるという予想外の原因によるものである.このため安定性の評価や,磁気緩和能の測定,in vivoイメージングへの展開など,次のステップに進むことができず,水分散性の確保とサイズ制御を両立させる表面修飾法の探索を余儀なくされている.今後上記のようにPEG化を中心に検討を進める.PCPの水分散性が確保できればそれは一つの学術的に有意義な副産的成果となる.

今後の研究の推進方策

上記のようにPCPの水分散性の確保が課題である.すでに述べたようにPCPのカルボキシル基をアンカーにPEG化することを現在検討中である.その他シクロデキストリンの化学結合やスルホ基を有する配位子でPCPのMn表面を被覆するなど,共有結合や非共有結合的な戦略を試行する.2019年度の前半にめどをつけ,後半で安定性・緩和能評価を行う.水中で不安定なものや緩和能が著しく低いものはPCP設計からやり直す.良好なものは次のin vivo検討,さらに配位子骨格を拡張したPCPへ展開し,生体安全性の高く,高緩和能を有し,さらに診断薬や抗がん剤を包接できるPCPの設計指針を獲得する.

次年度使用額が生じた理由

配位不飽和サイトを有する多孔性配位高分子を得ることに成功したが,水分散性が低いことが判明し,その次のステップに進めなかったのが原因である.次年度には水分散性の確保を共有結合や非共有結合戦略の双方から検討し,研究を加速させる.その際に今回生じた次年度使用額を活用する.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Speciation of Chromium2019

    • 著者名/発表者名
      IKI Nobuhiko
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 35 ページ: 1~2

    • DOI

      10.2116/analsci.highlights1901

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Silver Nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      IKI Nobuhiko
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 34 ページ: 1223~1224

    • DOI

      10.2116/analsci.highlights1811

    • オープンアクセス
  • [学会発表] 光熱療法への応用を志向したジラジカル白金(II)錯体の光熱効果2019

    • 著者名/発表者名
      澤村瞭太、佐藤将貴、鈴木敦子、伊野浩介、珠玖仁、壹岐伸彦
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] イメージングとがん治療を志向したランタニドーチアカリックスアレーン錯体内包シリカナノ粒子の創製2019

    • 著者名/発表者名
      大和谷匠、唐島田龍之介、伊野浩介、珠玖仁、壹岐伸彦
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] 六価クロムと1,5-ジフェニルカルバジドとの錯形成挙動の解明2018

    • 著者名/発表者名
      田首裕一朗、 壹岐伸彦
    • 学会等名
      第78回分析化学討論会
  • [学会発表] π共役系を拡張した白金(II)ジラジカル錯体のpH応答近赤外吸収スイッチング2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木敦子、土屋智資、佐藤将貴、壹岐伸彦
    • 学会等名
      第16回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] 診断・治療への展開を志向した多機能性金属錯体の創製2018

    • 著者名/発表者名
      壹岐伸彦
    • 学会等名
      第28回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 光音響プローブとしての応用を目指した白金(II)ジラジカル錯体の吸収波長の長波長化と近赤外吸収スイッチング挙動の検討2018

    • 著者名/発表者名
      土屋智資、佐藤将貴、鈴木敦子、壹岐伸彦
    • 学会等名
      第28回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • [学会発表] ランタニドー三脚型シッフ塩基錯体における配位環境とランタニド発光の調査2018

    • 著者名/発表者名
      神戸貴史、 山岡由和、 五十嵐盟、 鈴木敦子、 唐島田龍之介、 壹岐伸彦
    • 学会等名
      第68回錯体化学討論会
  • [学会発表] Cellular Uptake and Photothermal Effect of Near-Infrared Absorbing Diradical-Platinum(II) Complex2018

    • 著者名/発表者名
      澤村瞭太、 佐藤将貴、 鈴木敦子、 伊野浩介、 珠玖仁、 壹岐伸彦
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of luminescent materials with a water-soluble terbium(III)-thiacalix[4]arene complex2018

    • 著者名/発表者名
      白石成美、壹岐伸彦
    • 学会等名
      isCEBT2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 診断・治療への展開を志向した多機能性金属錯体の創製2018

    • 著者名/発表者名
      壹岐伸彦
    • 学会等名
      日本分析化学会第67年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 異核ランタニド-チアカリックスアレーン錯体の選択的合成とキャピラリー電気泳動による形成評価2018

    • 著者名/発表者名
      武者洸貴、唐島田龍之介、壹岐伸彦
    • 学会等名
      SCE2018
  • [備考] 壹岐研究室ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/hoshlab/

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公開日: 2019-12-27  

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