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がん細胞表面特性の原子間力顕微鏡による評価法の開発と薬剤デリバリーシステム(DDS)への適用

开发利用原子力显微镜评估癌细胞表面特性的方法及其在药物输送系统（DDS）中的应用

基本信息

批准号：
04F04752
负责人：
東谷公
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04752/
关键词：
原子間力顕微鏡コロイド界面化学細胞高分子付着力摩擦力

项目摘要

薬物をがん細胞へ選択的に送達するDrug Delivery System(DDS)の開発が精力的に行われている。DDS用微粒子キャリアーとしてはがん細胞へ特異的に吸着する表面や官能基を有するエマルジョンやカプセル粒子が用いられるが、これらの性能テストは主にラットやマウス等の生体に投与することによるマクロな収支バランスと、解剖後の各組織への吸収・蓄積率等により評価されている。こうした組織レベルでの評価は種々の知見を与えてきたが、さらに高効率の標的指向性を有するキャリアーの設計のためには、細胞レベルでの微視的な粒子の吸着、取り込み現象の理解が必須であり、従来の組織レベルでの評価法のみでは今後、DDSの飛躍的発展を図ることは難しい。そこで本研究では、(1)原子間力顕微鏡(AFM)を用いて細胞表面の局所特性が種々の培養条件下でどのように変化するかを検討した、(2)DDSに用いられる粒子をAFMのカンチレバー先端に取り付け、培養したがん細胞表面間との相互作用を種々の条件下でin-situ測定し、粒子の表面物性、接触時間、細胞培養条件等が、粒子の細胞の付着力(親和性)、粒子の吸着・吸収や取り込みにどのような影響を表すかを分子オーダで明らかにした。用いた細胞は、がん細胞Melanoma、Caco-2の他、正常細胞L929、肺モデル細胞A549である。検討内容、結果は下記の通りである。(1)付着性の弱い細胞の形を損傷無くAFM像にする方法の開発(下記発表論文1にで公表)(2)AFMの操作条件が粒子表面・細胞表面の付着力に与える影響の検討(下記発表論文2にで公表)(3)粒子表面特性のうち、表面荷電、表面親・疎水性が細胞表面との親和性に及ぼす影響の検討(下記発表論文3にで公表)(4)細胞の培養密度が粒子表面・細胞表面の親和性に及ぼす影響の検討(下記発表論文4にで公表)(5)金表面へのシリカ粒子の付着に関する研究。これはSurface Enhanced Raman Scattering(SERS)が将来、細胞表面特性の評価に使えるかどうかを視野に置いた基礎研究。(下記発表論文5にで公表)(6)粒子表面を分子量の異なる高分子PEGを組み合わせて修飾することによる細胞表面との親和性の検討(結果は現在論文投稿中)本研究で得られた基礎的情報は、今後の高性能DDS用キャリアーの粒子設計に資すると考えられる。

The Drug Delivery System(DDS) is an innovative drug Delivery system. The properties of DDS particles, such as cell-specific adsorption, surface functional groups, and absorption and accumulation rates of tissues after dissection, are evaluated in vivo. The understanding of the phenomenon of adsorption and extraction of micro-particles in the design of DDS is necessary for the development of DDS in the future. In this study,(1) atomic force microscopy (AFM) was used to measure the cell surface properties under culture conditions,(2)DDS was used to measure the particle surface properties under culture conditions, and (3) contact time and cell culture conditions. Cell affinity of particles, adsorption of particles, absorption of particles, influence of molecules, etc. Use the cells of Melanoma, Caco-2, L929 and A549. The content of the discussion and the result are recorded below. (1)Development of a method for the formation of non-destructive AFM images in sensitive and weak cells (2) Discussion on the influence of AFM operating conditions on particle surface and cell surface (3) Study on the influence of particle surface characteristics, surface charge, surface affinity and surface moisture on cell surface affinity and surface roughness (3) Study on the influence of cell culture density on particle surface affinity and surface roughness (4) Study on the influence of particle surface affinity and surface roughness (5) Study on particle surface roughness and surface roughness. Surface Enhanced Raman Scattering(SERS) is a fundamental research method for the evaluation of cell surface properties. (6) A study on the affinity of PEG molecules with different molecular weights on the surface of particles for cell surface modification (the results are now submitted). This study provides basic information on DDS and information on particle design for future high performance applications.