アポトーシス細胞を模倣した抗炎症スマート粒子の設計と新たな急性疾患治療法の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23650295
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 荏原 充宏 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA研究者 (10452393)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: バイオマテリアル / 炎症細胞 / スマート材料 / 急性疾患 / アポトーシス

研究概要

本研究では、炎症部位（心筋梗塞部位）での微妙な環境変化（熱やpHなど）に応答してフォスファチジルセリン(PS)を“on-off”で提示するアポトーシス細胞模倣型スマート粒子の開発を行った。まず、PSの活性部位を側鎖に有する新規PS誘導体モノマーの合成を行った。次にPSモノマーと温度応答性ポリマーとの共重合体(PSポリマー)を合成した。合成したポリマーは抗炎症性を示すことが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Hippo pathway effectors control cardiac progenitor cell fate by acting as dynamic sensors of substrate mechanics and nanostructure (2014)
  • 著者名/発表者名: D . Mosqueira, S . Pagliari, K . Uto, M . Ebara, S . Romanazzo, C . Escobedo-Lucea, J . Nakanishi, A . Taniguchi, O . Franzese, P . D . Nordo, M . J . Goumans, E . Traversa, P . a Pinto-do-Ó, T . Aoyagi, G . Forte
  • 雑誌名: ACS NANO 巻: 8 ページ: 2033-2047
  • DOI: 10.1021/nn4058984
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature-responsive poly(e-caprolactone) cell culture platform with reversibly tunable nano-roughness and elasticity for control of myoblast morphology (2014)
  • 著者名/発表者名: K . Uto, M . Ebara, T. Aoyagi
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Science 巻: 15 ページ: 1511-1524
  • DOI: 10.3390/ijms15011511
  • 査読あり
• [雑誌論文] The taming of the cell : shape-memory nanopatterns direct cell orientation (2014)
  • 著者名/発表者名: M . Ebara, K. Uto, N. Idota, T. Aoyagi
  • 雑誌名: International Journal of Nanomedicine 巻: 9 ページ: 117-126
  • DOI: 10.2147/IJN.S50677
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of smart nanogels that respond to physiologically relevant pH values and temperatures (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Omura, M. Ebara, J.J. Lai, X. Yin, A. S. Hoffman, P. S. Stayton
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: 14 ページ: 2557-2562
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8551
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Smart Hyperthermia Nanofiber with Switchable Drug Release for Inducing Cancer Apoptosis (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.-J. Kim, M . Ebara, T. Aoyagi
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 23 ページ: 5753-5761
  • DOI: 10.1002/adfm.201300746
  • 査読あり
• [雑誌論文] A. photo-induced nanoparticle separation in microchannels via pH-sensitive surface traps (2013)
  • 著者名/発表者名: M . Ebara, J. M. Hoffman, A. S. Hoffman, P. S. Stayton, J. J. Lai
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 29 ページ: 5388-5393
  • DOI: 10.1021/la400347r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of FITC-doped silica nanoparticles and study of their ceullar uptake in the presence of lectins (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kotsuchibashi, Y. Zhang, M. Ahmed, M. Ebara, T. Aoyagi, R. Narain
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Materials Research : Part A 巻: 101A(7) ページ: 2090-2096
  • DOI: 10.1088/1468-6996/13/6/064207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shape-memory surface with dynamically tunable nano-geometry activated by body heat (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Ebara, K. Uto, N. Idota, J. M. Hoffman, T. Aoyagi
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 24 ページ: 273-278
  • DOI: 10.1002/adma.201102181
  • 査読あり
• [雑誌論文] A smart nanofiber web that captures and release cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.-J. Kim, M. Ebara, T. Aoyagi
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 51 ページ: 10537-10541
  • DOI: 10.1002/anie.201204139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photo-switchable control of pH-responsive actuators via pH jump reaction (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Techawanitchai, M. Ebara, N. Idota, T.-A. Asoh, A. Kikuchi, T. Aoyagi
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 8 ページ: 2844-2851
  • DOI: 10.1039/C2SM07277G
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-induced spatial control of pH-jump reaction at smart gel interface (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Techawanitchai, M. Ebara, N. Idota, T. Aoyagi
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces B : Biointerfaces 巻: 99 ページ: 53-59
  • DOI: 10.1016/j.colsurfb.2011.09.039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of dual-responsive polymer functionalized silica nanoparticles via a simple thiol-ene click chemistry (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kotsuchibashi, M. Ebara, T. Aoyagi, R. Narain
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 3 ページ: 2545-2550
  • DOI: 10.1039/C2PY20333B
  • 査読あり
• [雑誌論文] A smart hydrogel-based time bomb triggers drug release mediated by pH-jump reaction (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Techawanitchai,N. Idota, K. Uto,M. Ebara, T. Aoyagi
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 13 ページ: 064203
  • DOI: 10.1088/1468-6996/13/6/064202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature-responsive electrospun nanofibers for "on-off" controlled dextran release (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.-J. Kim, M. Ebara, T. Aoyagi
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 13 ページ: 064203
  • DOI: 10.1088/1468-6996/13/6/064203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel temperature-responsive polymer brushes with carbohydrate residues facilitate selective adhesion and collection of hepatocytes (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Idota, M. Ebara, Y. Kotsuchibashi, R. Narain, T. Aoyagi
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 13 ページ: 064206
  • DOI: 10.1088/1468-6996/13/6/064206
  • 査読あり
• [学会発表] アポトーシス細胞膜表面構造を模倣したホスホリルセリン基含有高分子の合成と評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中川泰宏, 斎藤充弘, 荏原充宏, 青柳隆夫
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20140527-29
• [学会発表] Synthesis and Characterization of Phosphoryl Serine-derived Temperature-responsive Polymers for Anti-inflammatory Therapy (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakagawa, A. Saito, M. Ebara, T. Aoyagi
  • 学会等名: International Symposium on Smart Biomaterials
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 20140324-25
• [学会発表] Synthesis and Characterization of Phosphoryl Serine-derived Temperature-responsive Polymers for Anti-inflammatory Therapy (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakagawa, A. Saito, M. Ebara, T. Aoyagi
  • 学会等名: MANA Sympoisium 2014
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 20140305-07
• [学会発表] アポトーシス細胞膜表面構造を模倣したホスホリルセリン基含有高分子の合成と評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中川泰宏, 斎藤充弘, 荏原充宏, 青柳隆夫
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2014
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2014-01-28
• [学会発表] アポトーシス細胞の細胞膜表面を模倣した炎症制御能を有する新規材料の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中川泰宏, 斎藤充弘, 荏原充宏, 青柳隆夫
  • 学会等名: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20131125-26
• [学会発表] 自己発熱に応答して薬物を放出するハイパーサーミアナノファイバーの作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荏原充宏, 金榮鎭, 青柳隆夫
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130529-31
• [学会発表] Smart Nanofiber Webs for "On-off" Release of Cells and Drugs (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ebara, Y. Kim, T. Aoyagi
  • 学会等名: 2013 Annual Meeting of the Society For Biomaterials
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20130410-13
• [学会発表] A Smart Hyperthermia Nanofiber with Controlled Drug Release for Improved Cancer Therapy (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kim, M. Ebara, T. Aoyagi
  • 学会等名: 2nd International Conference on Biomaterials Science in Tsukuba
  • 発表場所: Japan
  • 年月日: 20130319-22
• [学会発表] On-demand Encapsulation and Release of Cells using On-off Switchable Fibrous Hydrogels (2013)
  • 著者名/発表者名: 金榮鎭 , 荏原充宏 , 青柳隆夫
  • 学会等名: 第24回高分子ゲル研究討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130116-17
• [学会発表] Smart nanofibers for "on-off" switchable release of cell/drug (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kim, M. Ebara, T. Aoyagi
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム 2013 医工連携の Hub 化~つくば
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2013-01-29
• [学会発表] 温度応答性ナノファイバーを用いた薬物の"On-Off"放出制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金榮鎭, 荏原充宏, 青柳隆夫
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20121126-27
• [学会発表] Smart Biomaterials Design for Nano-biotechnology (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Aoyagi, Y. Kim, M. Ebara
  • 学会等名: 6th International Workshop on Advanced Materials Science
  • 発表場所: Ha Long City, Vietnam
  • 年月日: 20121030-1102
• [学会発表] A New Class of Smart Fibrous-Hydrogel that Cell Capture and Release (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kim, M. Ebara, T. Aoyagi
  • 学会等名: 7th International Symposium on Stimuli-Responsive Materials
  • 発表場所: Santa Rosa, USA
  • 年月日: 20121021-23
• [学会発表] Thermo-crosslinkable and temperature-responsive fibrous hydrogel via electrospinning for " on-off " controlled dextran release (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kim, M. Ebara, T. Aoyagi
  • 学会等名: ゲルワークショップイン名古屋
  • 年月日: 20120921-22
• [学会発表] Photo-crosslinkable and Thermo-Responsive Nanofiber Webs for 'On-Off' Switches of Cell Capture/Release (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kim, M. Ebara, T. Aoyagi
  • 学会等名: NanoBio Seattle2012
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 20120723-26
• [図書] " Chapter 14 Cell-Based Bioconjugates. " Chemistry of Bioconjugates: Synthesis, Characterization, and Biomedical Applications, Edited by R. Narain, Wiley (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ebara
  • 総ページ数: 357-369
• [図書] " Chapter 12 Silica Nanoparticle Bioconjugates. " Chemistry of Bioconjugates: Synthesis, Characterization, and Biomedical Applications, Edited by R. Narain, Wiley (2014)
  • 著者名/発表者名: Y . Kotsuchibashi, M. Ebara, R. Narain
  • 総ページ数: 327-343
• [図書] 生体分子・高分子を用いたバイオマテリアルの開発~細胞と化学の狭間に秘められた可能性~' (2014)
  • 著者名/発表者名: 蟹江慧, 荏原充宏, 加藤竜司
  • 総ページ数: 68-69
  • 出版者: 化学
• [図書] Toward the generation of patient-specific patches for cardiac repair . (2013)
  • 著者名/発表者名: G. Forte, S. Pagliari, F . Pagliari, M. Ebara, P . D. Nardo, T . Aoyagi
  • 総ページ数: 313-325
  • 出版者: Stem Cell Reviews and Reports
• [図書] '生分解性高分子' 再生医療叢書 2 組織工学, 岡野光夫, 大和雅之編集 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荏原充宏, 宇都甲一郎, 青柳隆夫
  • 総ページ数: 1-24
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] '免疫反応を制御可能な未来型バイオマテリアルの設計 - Immunobioengineering'- Drug Delivery System (2013)
  • 著者名/発表者名: 荏原充宏, 齋藤充弘
  • 総ページ数: 135-148
  • 出版者: 日本DDS学会
• [図書] 基材の構造力学的性質による細胞機能の制御' 特集 細胞接着の制御, 生体の科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荏原充宏, 宇都甲一郎, 青柳隆夫
  • 総ページ数: 194-198
• [図書] Chapter 10 Nanotechnology in Drug Delivery Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Kohsaku Kawakami and Mitsuhiro Ebara
  • 総ページ数: 242-258
  • 出版者: Manipulation of Nanoscale Materials
• [図書] 'スマートバイオマテリアルの応用'- ケミカルエンジニヤリング (2012)
  • 著者名/発表者名: 荏原充宏, 青柳隆夫
  • 総ページ数: 31-36
  • 出版者: 化学工業社
• [図書] Supramolecular approaches for drug development (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kawakami, M. Ebara, H. Izawa, N. M. Sanchez-Ballester , J. P . Hill, and K. Ariga
  • 総ページ数: 2388-2398
  • 出版者: Current Medicinal Chemistry
• [図書] 'スマートゲル表面' 特集スマートゲルの最新動向- 機能材料 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荏原充宏
  • 総ページ数: 6-12
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://www.nims.go.jp/bmc/group/smartbiomaterials/
• [産業財産権] 架橋ポリマーゲル-処理体の製造方法, 架橋性ポリマー内包-配位結合性ポリマーゲル, 架橋性ポリマー内包-配位結合性ポリマーゲル-処理体, 架橋ポリマー内包-配位結合性ポリマーゲル-処理体及び架橋ポリマーゲル-特別構造処理体 (2014)
  • 発明者名: 青柳隆夫, 荏原充宏, 佐藤健
  • 権利者名: 物質材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2014-094421
  • 出願年月日: 2014-05-01
• [産業財産権] 細胞間情報伝達分子産生信号誘発機能高分子及びその合成方法 (2013)
  • 発明者名: 荏原充宏, 青柳隆夫
  • 権利者名: 物質材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2013-236845
  • 出願年月日: 2013-11-15