Drug delivery relating to the thermal fluctuation of membranes by multinuclear dynamic NMR

多核动态 NMR 与膜热波动相关的药物输送

• 批准号: 20550027
• 负责人: OKAMURA Emiko
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Himeji Dokkyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20550027/
• 关键词: 生物物理化学; 熱揺らぎ; ドラッグデリバリー; 脂質二分子膜; パルス磁場勾配NMR; 拡散; 生物物理; 表面・界面物性; 動態; パルス磁場勾配 NMR

Drug delivery to biomembranes is crucial as a primary stage of the bioactivity in the cell. Lipid bilayer membrane is a dynamic structure where molecules are always fluctuating under physiological conditions. The mechanism of drug delivery is related to the molecular dynamics in such soft, fluid membrane interface. To gain insight into molecular movements in membranes, we develop a noninvasive method to monitor dynamic properties of drugs and lipid components in membranes by applying multinuclear high-resolution solution NMR in combination with the pulsed-field-gradient(PFG) technique. We have quantified the diffusivity, the kinetics of membrane binding, and the bound fraction of the drug in situ by using large unilamellar vesicles of egg phosphatidylcholine as model cell membranes. The combination of one-dimensional and PFG NMR serves to quantify the kinetics of membrane binding where the bound and the free components are unable to distinguish because of the rapid exchange on the NMR time scale. A small-sized 5-fluorouracil and fluorinated bisphenol A, and a pentapeptide enkephalin are used as a model drug.

作为细胞生物活性的初级阶段，药物递送至生物膜至关重要。脂质双层膜是一种动态结构，其分子在生理条件下始终波动。药物递送机制与这种柔软的流体膜界面中的分子动力学有关。为了深入了解膜中的分子运动，我们开发了一种非侵入性方法，通过应用多核高分辨率溶液核磁共振与脉冲场梯度（PFG）技术相结合来监测膜中药物和脂质成分的动态特性。我们通过使用卵磷脂酰胆碱的大单层囊泡作为模型细胞膜，量化了扩散率、膜结合动力学和原位药物结合分数。一维和 PFG NMR 的组合用于量化膜结合的动力学，其中由于 NMR 时间尺度上的快速交换，结合和游离组分无法区分。使用小尺寸5-氟尿嘧啶和氟化双酚A以及五肽脑啡肽作为模型药物。

项目成果

脂質膜やミセルへのモデル薬物のデリバリーに関するNMR解析とコンピュータシミュレーション

脂质膜和胶束模型药物递送的核磁共振分析和计算机模拟

• 发表时间: 2010
• 作者: 中垣良一;宇田川周子;渡邊友里江;福吉修一;谷本能文;吉井範行
• 通讯作者: 吉井範行

^<19>Fパルス磁場勾配NMRによる脂質膜に結合した薬剤分子の交換に関する研究

^<19>F脉冲磁场梯度核磁共振研究药物分子与脂膜结合的交换

• 发表时间: 2009
• 作者: Suehiro Iwata;Katsunori Fukuda;Takeharu Haino;吉井範行
• 通讯作者: 吉井範行

磁場勾配NMRによる膜のなかの分子拡散と膜への結合・解離の速度論

使用磁场梯度 NMR 分析膜中分子扩散的动力学以及与膜的结合/解离

• 发表时间: 2010
• 作者: 福吉修一;徳村邦弘;中垣良一;杉原儀昭;岡村恵美子
• 通讯作者: 岡村恵美子

高分解能溶液NMRと分子動力学シミュレーションで捉えた5-フルオロウラシルのリン脂質二分子膜への結合

通过高分辨率溶液核磁共振和分子动力学模拟捕获 5-氟尿嘧啶与磷脂双层膜的结合

• 发表时间: 2008
• 作者: 吉田英里;酒井亮;田辺陽;西井良典;岡村恵美子
• 通讯作者: 岡村恵美子

Drug binding and mobility relating to the thermal fluctuation in fluid lipid membranes.

与流体脂质膜的热波动相关的药物结合和迁移率。

• DOI: 10.1063/1.3023035
• 发表时间: 2008
• 期刊: The Journal of chemical physics
• 作者: E. Okamura;N. Yoshii
• 通讯作者: N. Yoshii