刺激応答性セルロースナノファイバーの定量的な設計方法の確立と高機能医薬品への展開

刺激响应性纤维素纳米纤维定量设计方法的建立及其在高性能药物中的应用

• 批准号: 22KJ1089
• 负责人: 八木田 兼仁
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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-22KJ1089/
• 关键词: セルロースナノファイバー; エマルション; 表面修飾; 表面自由エネルギー; 逆相ガスクロマトグラフィー

表面修飾を施したセルロースナノファイバー（CNF）は、球状に包み込んだ薬剤を特定の条件で放出する「刺激応答性」を持ち、ターゲットとする部位でのみ薬剤が放出される機能性医薬品への実用化が期待されている。理想の条件で薬剤を放出するためには、薬剤ごとに異なる修飾基を導入する必要がある。しかし、刺激応答性のメカニズムは未解明であり、修飾基を設計するプロセスが場当たり的なものとなっているため、実用化に遅れが出ている。そこで本研究では、界面化学的な手法とシミュレーションを用いてpH・温度変化による不安定化の程度を定量的に評価することで、刺激応答性の発現機構を解明し、CNFを用いた薬剤の実用化を目指す。今年度は、不安定化を評価する界面化学的な手法について、その条件の最適化を行った。CNFの表面自由エネルギーを逆相ガスクロマトグラフィー (IGC) で測定し、水/油の表面自由エネルギーと、CNFの繊維長・繊維半径と合わせることで、CNF安定化エマルションの安定性を測定することができる。IGC測定において、最適化した6種類の溶媒ガス（非極性溶媒としてヘキサン・ヘプタン・オクタン・ノナンを、極性溶媒としてジクロロメタン・トルエンを選択）を使用して得られたCNFの表面自由エネルギーは、その後のエマルションの挙動と一致する正確なものであった。一連の研究結果を、国際学術誌 “Langmuir” にて発表した。

表面改性纤维素纳米纤维（CNF）具有“刺激响应性”，在特定条件下释放出包裹在球形中的药物，可用于仅在目标部位释放药物的功能性药物。为了在理想的条件下释放药物，需要为每种药物引入不同的修饰基团。然而，刺激反应的机制尚不清楚，修饰基团的设计过程也很随意，导致实际应用受到延误。因此，在本研究中，我们将利用表面化学方法和模拟来定量评估pH和温度变化引起的失稳程度，阐明刺激响应机制，并研究基于CNF的药物的开发以用于实际应用。 。今年，我们优化了表面化学方法评估失稳的条件。 CNF稳定乳液的稳定性可以通过使用反相气相色谱(IGC)测量CNF的表面自由能并将其与水/油的表面自由能以及CNF I的纤维长度和纤维半径结合来测量。可以做到。在IGC测量中，使用六种优化溶剂气体（选择己烷、庚烷、辛烷和壬烷作为非极性溶剂，选择二氯甲烷和甲苯作为极性溶剂）获得的CNF的表面自由能为乳液的行为准确且与乳液一致。一系列研究成果发表在国际学术期刊《Langmuir》上。

项目成果

セルロースナノファイバーの表面自由エネルギーが乳化能に与える影響

纤维素纳米纤维表面自由能对乳化能力的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 八木田 兼仁;齋藤 継之;藤澤 秀次;平野 孝行;豊増 孝之;長谷川 菜
• 通讯作者: 長谷川 菜

Evaluating the Emulsifying Capacity of Cellulose Nanofibers Using Inverse Gas Chromatography

使用反相气相色谱法评估纤维素纳米纤维的乳化能力

• DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c03369
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 3.9
• 作者: Yagita Tomohito;Ito Tomoki;Hirano Takayuki;Toyomasu Takayuki;Hasegawa Sai;Saito Tsuguyuki;Fujisawa Shuji
• 通讯作者: Fujisawa Shuji

Surface Free Energy of Cellulose Nanofibers obtained from Inverse Gas Chromatography and its Effect on Emulsifying Capacity

反相气相色谱法测定纤维素纳米纤维的表面自由能及其对乳化能力的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomohito Yagita; Tsuguyuki Saito; Shuji Fujisawa; Takayuki Hirano; Takayuki Toyomasu;Sai Hasegawa
• 通讯作者: Sai Hasegawa