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。

在这项研究中，我们构建了一种使用计算化学筛选具有出色生物相容性和经皮穿透性促进的离子液体的方法，并旨在使用这种方法创建离子液体液体液体载体来开发高性能的透皮疫苗。在这一发展中，使用高度可渗透和生物相容性的离子液体是一种先决条件。然而，通过实验，合成和评估将生物相容性和经皮渗透性结合起来的每种离子液体与106个16碳离子液体与阴离子和阳离子组合中的生物相容性和经皮渗透性相结合是困难和不现实的。因此，在这项研究中，将引入一种使用计算化学和机器学习筛选最佳离子液体的方法。 2022年，我们开始建立一个毒性预测模型。使用COSMO-RS计算化学软件，将分子的表面电荷用作“基于毒性机制的变量”，并使用机器学习构建了毒性预测模型。在某种程度上可以进行预测，但是准确性较低，因此我们旨在扩大培训数据并提高未来的准确性。此外，我们对IL进行了合成，液晶产生和皮肤穿透试验，据报道，该测试具有促进经皮渗透的高能力，并对药物进行了皮肤渗透测试，并发现使用胆碱和油酸的IL具有出色的生物相容性和皮肤渗透性。将来，我们将通过使用各种IL进行毒性预测测试和皮肤渗透测试来进一步扩展毒性预测模型的训练数据。进行的研究是在2022年膜研讨会，YABEC 2022研讨会和化学工程学会的第88届年会上进行的，并在化学工程学会的第88届年度会议上获得了YABEC 2022研讨会和卓越学生奖的最佳海报奖。