2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of artificial pancreas system by LBL nanocapsule
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16K08189
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 勝彦 東北大学, 薬学研究科, 助教 (80400266)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | インスリンＤＤＳ / フェニルボロン酸 / 過酸化水素 / 機能性薄膜 / 糖尿病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フェニルボロン酸（PBA）が過酸化水素によって分解する反応とグルコースオキシダーゼの酵素反応を組み合わせることで、糖尿病患者の血糖値に応答して速やかにインスリンを放出するナノカプセルのおよびナノ粒子を調製することを目的に研究を行った。血糖値の上昇に応じて自発的にインスリンを放出する人工膵臓用材料へと発展させる。つまり、薄膜材料やカプセルの構造、インスリンと酵素の固定化方法などの最適化を行い、医療用デバイスと組み合わせることでインスリン療法に有用なドラックデリバリーシステムを実現する。
１）インスリン放出薄膜のナノピペットへの導入
先行研究で得られた結果をもとに、過酸化水素に応答して分解する薄膜を先端口が数百ナノメートルから数マイクロメートルサイズのピペットの内壁に被覆することを試みた。薄膜の被覆には交互累積膜（LBL）法を用い、ピペット壁面への薄膜の被覆状態はイオン電流変化を指標として評価した。また、カプセルおよびナノ粒子の場合と同様にこの薄膜にグルコースオキシダーゼおよびインスリンを組み込むことでグルコース刺激によりインスリンを放出するナノピペットを作製した。現在はグルコース応答性およびインスリン放出特性を同様にイオン電流変化からの評価を行っている。
２）PBA/H2O2と異なる機構でのグルコース応答材料開発
ヘミン分子は過酸化水素から生成する活性酸素種(ROS)を生成する。このROSがDNA鎖を切断する反応を利用した過酸化水素およびグルコース応答薄膜の開発を行った。ヘミン分子を修飾したポリエチレンイミンとDNAを静電的相互作用により積層して作製した薄膜は過酸化水素刺激により分解応答を示した。同様にグルコースオキシダーゼを組み合わせることでグルコース応答性を獲得した。
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