2017 Fiscal Year Annual Research Report
Medical application of biodegradable injectable polymers forming covalent hydrogel in response to temperature
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16H01854
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
大矢 裕一 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (10213886)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
葛谷 明紀 関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (00456154)
高井 真司 大阪医科大学, 医学研究科, 教授 (80288703)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | インジェクタブルポリマー / ゾルゲル転移 / 生分解性高分子 / 癒着防止 / 再生医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度と同様にPCGA-PEG-PCGAトリブロック共重合体(CP-OH)末端にアクリル基を導入したCP-Acrylを合成した。ポリチオールとしてDPMPを封入したCP-OHミセル溶液と，CP-Acrylミセル溶液を混合し，加熱して得た不可逆的な化学架橋ゲルの高度湿潤状態でのゲル状態維持期間を検討した。その結果，CP-AcrylとCP-OH/DPMPの混合比を変えることにより，in vitro(PBS中)におけるゲル状態の維持期間を1-90日の間で調整でき，in vivo(ラット皮下)においても同様の期間ゲル状態を維持することを確認した。体内移植した後の組織反応も軽微であった。これにより先に報告したCP-OSuの系より広範囲な期間でゲル状態維持期間調整が可能であることが明らかとなった。以前に，IPをPEGと混合して凍結乾燥することで，即時使用可能なIP製剤を調製できることを報告したが，それと同じ手法により，この系でも即時使用可能なIP製剤が調製できることも明らかにした。
このCP-Acryl+CP-OH/DPMP系の癒着防止材としての評価を行った。昨年度までの動物モデルでは癒着発生の再現性が高くないため，ラット盲腸をアルカリ処理する癒着モデルを新たに構築した。その結果，IP製剤ゲルは対照群と比較して優れた効果を示し，市販品であるセプラフィルムと同等の結果を得た。
また，CP-Acryl+CP-OH/DPMP系の薬物徐放型DDSへの応用を意図して， GLP-1（グルカゴン様ペプチド）をモデル薬剤として選択し，マウス皮下投与後のGLP-1の血中濃度推移を追跡した。その結果，CP-OHでは初期バースト後に血中濃度が急激に低下するのに対し，CP-Acryl+CP-OH/DPMP系の場合には25日以上の長期にわたって血中のGLP-1を有効濃度以上に保つことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初29年度の予定としていた項目（ゲルの基礎物性測定，癒着防止材としての評価，タンパク質薬剤徐放製剤としての評価，即時溶解製剤化の検討）はほぼ目的通り達成し，論文の投稿・受理も完了した。ただし，癒着防止の実験モデルを再構築したため，キマーゼ阻害剤との併用効果については最適化をするまでには至っていない。ただしこれは，28年度に予想以上に進展したためであり，申請当初の計画からは遅れてはいない。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.生体接着性を示すIP製剤：前年までの結果から，IP製剤を目的部位でゲル化させた後の生体組織との接着力が不足するため，投与部位に必要な期間留めておけるかが懸念された。そこで，生体表面と反応可能なアルデヒド基を末端に有するIP製剤を調製する。CP-OHの末端をアルデヒド化したCP-Aldehydeおよび両末端をアルデヒド化したプルロニック(PEG-PPG-PEG)をCP-OHと混合し，温度に応答したゲル化挙動を確認した後，生体組織（食用肉片など）に対する接着能を評価する。
2.癒着防止剤としての評価：前年度までにIP製剤がある程度の癒着防止効果を示すことを確認した。本年度はIP製剤にキマーゼ阻害剤を封入させて癒着防止効果を検討し，封入薬剤量や分解時間の最適化を行う。
3.止血剤としての評価：スクシンイミド系IPは血液と混合することによっても化学架橋ゲルを生じることが分かっている。そこでこの製剤の止血剤としての効果を検討する。麻酔下において露出させたマウスの肝臓に穿針して出血させ，出血部位にIP製剤を滴下しゲル化させることにより止血する。流れ出た血液をろ紙などに吸い取ることにより重量を測定し，止血効果を評価する。
4.血管塞栓剤としての評価：拍動する心臓モデル（体温に設定）に連結した擬似血管にマイクロカテーテルを通じて，塞栓を生成させる実験を行う。拍動流に抵抗してゲル化し塞栓させることが可能かどうかを検討し，その最適条件を調べる。
5.再生医療への応用：脂肪由来幹細胞(AdSC)はサイトカイン分泌により炎症治癒効果などが期待される。そこでAdSCをIPゲル内部に封入し，生存，増殖を検討するとともに，RT-PCR法を用いてサイトカイン生産能について検討する。さらには，心臓虚血疾患モデルマウスの心筋部分にAdSC内包IPゲルを打ち込んだ後の血流回復について検討する。
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