Establishment of nanoparticle design guidelines for brain delivery

建立脑输送纳米颗粒设计指南

• 批准号: 22H01913
• 负责人: 藤井 翔太
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: The University of Kitakyushu
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01913/
• 关键词: ナノ粒子; 脳内デリバリー; ボトルブラシポリマー; アミノ酸高分子; 高分子ナノ粒子

本研究では、様々な構造（サイズ・形状・高分子鎖形態）からなる高分子ナノ粒子を用いて、血液脳関門の透過性及び脳内移行性において重要な粒子構造因子を明らかにし、高い脳内移行性をもつ高分子ナノ粒子を開発することを目指す。これまでに、粒子構造が自在に制御可能な粒子としてボトルブラシポリマーを基盤とした粒子の合成法とその構造解析手法を確立することに成功している。この成果から、本研究ではボトルブラシポリマーから成るナノ粒子をモデル粒子として利用した。本年度では、このナノ粒子を構成する生体適合性高分子の種類を変えるだけで、組織透過性やその透過メカニズムが大きく異なることを見出した。より具体的には、非イオン性の生体適合性高分子であるポリエチレングリコール（PEG）を表面に有するナノ粒子は組織内部へ全く浸透しないのに対して、同様に高い生体適合性を示すことで知られる両性イオン性高分子から成るナノ粒子は非常に高い組織浸透性を示した（Fujii et al., Biomacromolecules, 2022）。この結果から、両性イオン性高分子からなるナノ粒子は高い脳内移行性を発現する可能性が示唆された。一方で、PEGから成るナノ粒子において、ある一定の投与量以上の条件では、その体内動態がナノ粒子表面のPEG鎖形態に全く依存しないことを見出した（Kanamaru and Fujii et al., Biomacromolecules, in press）。このことから、高い脳内移行性を発現する上で必要な高い血中滞留性は、ナノ粒子が生体適合性高分子である程度被覆されてさえいれば達成できることが示唆された。さらに、高い脳内移行性が期待できるアミノ酸高分子からなるナノ粒子においても、高い血中滞留性と組織への高い浸透性を示すことを見出した（Fujii et al, Biomacromolecules, in press）。今後は、これら研究成果を組み合わせて高い脳内移行性を示すナノ粒子を設計し、その機能を評価する予定である。

This study で は, others 々 な structure (サ イ ズ form, shape, polymer lock) か ら な る polymer ナ を ノ particles with い て, blood 脳 masato door の through sex and び 脳 in transitional sex に お い て important な particle structure factor を Ming ら か に し, high い 脳 in transitional sex を も つ polymer ナ ノ particle を open 発 す る こ と を refers す. こ れ ま で に, particle structure が comfortable に suppression may な particles と し て ボ ト ル ブ ラ シ ポ リ マ ー を base plate と し た particle の synthesis と そ の structure parsing technique を establish す る こ と に successful し て い る. こ の results か ら, this study で は ボ ト ル ブ ラ シ ポ リ マ ー か ら into る ナ ノ particle を モ デ ル particle と し て using し た. This year で は, こ の ナ を ノ particles す る raw body fit types of polymer の を - え る だ け で, organization through sexual や そ の through メ カ ニ ズ ム が big き く different な る こ と を shows し た. よ り specific に は, non イ オ ン の raw body suitable for high molecular で あ る ポ リ エ チ レ ン グ リ コ ー ル (PEG) を surface に す る ナ ノ へ く soak all particles は organization し な い の に し seaborne て, with others in high に い raw body fit を shown す こ と で know ら れ る struck sex イ オ ン high molecular か ら into る ナ ノ particle は very に い organization を soak Shows た (Fujii et al., Biomacromolecules, 2022). The <s:1> results of ら ら and the possibility of する occurrence of high <s:1> 脳 internal mobility を of tauristic <s:1> <s:1> polymer らなるナノ らなるナノ particles が suggest された. で, PEG か ら into る ナ ノ particle に お い て, あ certain conditions の cast and quantity above の る で は, そ の body dynamic が ナ ノ particle surface の PEG lock form に く all dependent し な い こ と を shows し た (Kanamaru and Fujii et al., Biomacromolecules, in press. こ の こ と か ら, high い 脳 in transitional sex を 発 now す る で necessary な い high blood retention は, ナ ノ が raw body fit polymer particles で あ る degree covering さ れ て さ え い れ ば reached で き る こ と が in stopping さ れ た. さ ら に, high い 脳 in transitional sex が expect で き る ア ミ ノ acid polymer か ら な る ナ ノ particle に お い て も, high い blood stranded sexual と organization へ の い を soak in す こ と を shows し た (Fujii et al, Biomacromolecules, in press). Future は, こ れ ら research group を み close わ せ て high い 脳 in transitional sex を shown す ナ ノ particle を design し, そ の function を review 価 す る designated で あ る.

项目成果

Impact of Zwitterionic Polymers on the Tumor Permeability of Molecular Bottlebrush-Based Nanoparticles

• DOI: 10.1021/acs.biomac.2c00216
• 发表时间: 2022-04-29
• 期刊: BIOMACROMOLECULES
• 影响因子: 6.2
• 作者: Fujii, Shota;Takano, Shin;Sakurai, Kazuo
• 通讯作者: Sakurai, Kazuo

The effect of PEG molecular weight on the in vivo fate of PEGylated core cross-linked nanoparticles

PEG分子量对聚乙二醇化核心交联纳米粒子体内命运的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Fujii Shota;Takano Shin;Nakazawa Kohji;Sakurai Kazuo;齋藤健一;Shota Fujii
• 通讯作者: Shota Fujii

Effect of PEG conformation on the in vivo fate of PEGylated nanoparticles

PEG构象对聚乙二醇化纳米颗粒体内命运的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Yomogida;F. L. Sebastian;Y. Hosokawa;N. F. Zorn;S. Wieland;K. Yanagi;J. Zaumseil;齋藤健一;Shota Fujii
• 通讯作者: Shota Fujii

Zwitterionic Amino Acid Polymer-Grafted Core-Crosslinked Particle toward Tumor Delivery

• DOI: 10.1021/acs.biomac.2c00803
• 发表时间: 2022-08-26
• 期刊: BIOMACROMOLECULES
• 影响因子: 6.2
• 作者: Fujii, Shota;Sakurai, Kazuo
• 通讯作者: Sakurai, Kazuo