生体適合性イオン液体液晶の開発とその非侵襲性経皮ワクチンへの応用

生物相容性离子液晶的研制及其在无创透皮疫苗中的应用

基本信息

批准号：
22KJ2481
负责人：
原江希
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2481/
关键词：
ionic liquid liquid crystal DDS

项目摘要

本研究では生体適合性・経皮浸透促進効果の優れたイオン液体を計算化学によりスクリーニングする方法を構築し、それを用いたイオン液体液晶キャリアを創製し高性能な経皮ワクチンの開発を目指している。この開発において、皮膚浸透性及び生体適合性の高いイオン液体を使用することは必須条件となる。しかしながら、アニオンとカチオンの組み合わせが10の16乗組存在するイオン液体の中から生体適合性と経皮浸透性を兼ね備えたイオン液体を実験によって一つ一つ合成し、評価するのは困難であり現実的ではない。そこで本研究では、計算化学や機械学習を用いて最適なイオン液体をスクリーニングする手法を導入する。令和四年度では、毒性予測モデル構築に着手した。COSMO-RS 計算化学ソフトを用いて分子の表面電荷を「毒性のメカニズムに基づく変数」とし、機械学習を駆使して毒性予測モデルを構築した。ある程度予測が可能となったが精度が低いため、今後は学習データを拡充し精度の向上を目指す。また、これまでに経皮浸透促進能力が高いことが報告されているILについて合成・液晶作成・薬物の皮膚浸透試験を行った結果、コリン及びオレイン酸を用いたILが非常に優れた生体適合性、皮膚浸透性を有していた。今後はさらに多種のILを用いて毒性予測試験、皮膚浸透試験を行い毒性予測モデルの学習データを拡充する。実施した研究について、膜シンポジウム2022、YABEC 2022 Symposium、化学工学会第88年会にて発表を行い、YABEC 2022 SymposiumではBEST POSTER AWARD、化学工学会第88年会では優秀学生賞を受賞した。

在本研究中，我们将开发一种利用计算化学筛选具有优异生物相容性和透皮渗透促进作用的离子液体的方法，并利用该方法来制造离子液晶载体，以期开发高性能的透皮疫苗。在这一发展中，必须使用具有高皮肤渗透性和生物相容性的离子液体。然而，通过实验从10种阴阳离子组合的16种离子液体中一一合成并评价兼具生物相容性和透皮渗透性的离子液体，难度和实用性都不是重点。在本研究中，我们将介绍一种利用计算化学和机器学习筛选最佳离子液体的方法。 2020 财年，我们开始构建毒性预测模型。利用COSMO-RS计算化学软件，根据毒性机理将分子表面电荷视为变量，并利用机器学习构建毒性预测模型。在一定程度上已经可以进行预测，但是准确率较低，所以未来我们的目标是扩大训练数据，提高准确率。此外，据报道，IL具有较高的透皮渗透促进能力，通过合成、液晶制造和药物皮肤渗透测试，我们发现使用胆碱和油酸的IL具有优异的生物相容性。优异的皮肤渗透性。未来我们将使用更多类型的IL进行毒性预测测试和皮肤渗透测试，以扩展毒性预测模型的学习数据。该研究成果在Membrane Symposium 2022、YABEC 2022 Symposium和第88届化学工程师学会年会上发表，并获得YABEC 2022研讨会最佳海报奖和第88届化学工程师学会年会杰出学生奖化学工程师学会。