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本研究ではナノ粒子のシェルの電離挙動の基づいてがん細胞との相互作用やがん集積を制御することを目的としている。2023年度ではナノ粒子としてsiRNA内包脂質ナノ粒子に着目することで、研究を推進した。本研究で用いるシェル分子はエチレンジアミンに基づく高分子ベタイン構造を有している。エチレンジアミン構造のプロトン化挙動に由来して、生理的中性pHでは正味の電荷は中性であるが、がん組織に相当する弱酸性環境選択的にカチオン性を帯電（及びがん細胞取り込み促進）するように設計されている。
まず脂質ナノ粒子を調製するに関し、シェル分子の分子量に着目した。すると、シェル分子の重合度を20、70、110と変化させたところ、いずれの系においても弱酸性pH依存的なカチオン性挙動を示すことがわかった。このことから、本研究で必要とするpH依存性の発現にはシェル分子の分子量は関係しないことが示唆された。
得られた脂質ナノ粒子を培養細胞にアプライし、遺伝子発現抑制を評価したところ、シェル分子の重合度が20のものが最も高い性能を有していた。これをさらに探求したところ、細胞取り込み後のエンドソーム脱出において、シェル分子の重合度が20のものが優れていることがわかった。同等の傾向が脂質膜を用いた膜融合試験でも確認されたことから、本研究のシェル分子はその重合度を調節することで、がん細胞への取り込みだけでなく細胞内動態をも制御可能であることが明らかとなった。
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