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樹状ナノ粒子(デンドリマー)の生体影響評価に関する研究(平成 24年度)
Health Assessment of PAMAM dendrimer

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
1214CD009
開始/終了年度
2012~2014年
キーワード(日本語)
ナノマテリアル,樹状分子,PAMAM
キーワード(英語)
nanomaterial, dendrimer, PAMAM

研究概要

樹状ナノ粒子(デンドリマー)は、3 次元的に広がる枝分かれ構造を持った球状の超分子である。他のナノ粒子と異なり、その形状の特異さから高い構造上の自由度を持つことが知られており、医療ドラッグデリバリー剤から電子デバイスの基盤にいたるまで工業的に多用されている。一方、その有用性とはうらはらに、高い生物活性に起因する生体毒性の可能性が懸念されているが、デンドリマーの毒性評価に関する研究はほとんど実施されていないのが現状である。そこで、本研究では、デンドリマーの1種であるPAMAM(ポリアミドアミン)デンドリマーを研究対象として、デンドリマーの水環境(液相)における挙動と液相としての生体への影響について、分子レベル、細胞レベル及び個体レベルで調べる。

研究の性格

  • 主たるもの:技術開発・評価
  • 従たるもの:応用科学研究

全体計画

Poly(amidoamine) (PAMAM)デンドリマーを材料に、粒形、表面基の違いによる分散性、安定性、体内動態、細胞内動態を調べる。特に、実際の曝露に近い濃度、状態での水系(体液、環境水など)におけるPAMAMデンドリマーの物性を明らかにする。さらに、PAMAMデンドリマーどのように細胞や組織と反応するのか明らかにするために、培養細胞や動物を用いた試験を行う。 PAMAMデンドリマーの粒形、表面基の違いによる細胞毒性、細胞活性を調べる。
以下の3つのサブ課題を設定する。
1)樹状ナノ粒子の液相での物性に関する研究
2)樹状ナノ粒子の体内分布に関する研究
3)樹状ナノ粒子の細胞レベルでの分布・反応に関する研究

今年度の研究概要

サブ課題1)樹状ナノ粒子の液相での物性に関する研究
体液中での分散性、拡散・沈降の評価法に関する研究を中心に調べる。具体的には、デンドリマーの分散性および物理学的動態(拡散・沈降)の体液中での推移をin vitro実験系で調べるための、もっとも有効な方法を比較検討する。化学的処理(界面活性剤の添加など)を避けて物理的処置(超音波照射など)により十分に分散させたデンドリマー(場合によっては蛍光物質で標識)を体液と似た組成の37℃培地に懸濁し、液相内粒子の粒径分布、濃度変化および沈降速度を顕微鏡観察法、動的光散乱法、蛍光分光測定法などによって調べる。
サブ課題2)樹状ナノ粒子の体内分布に関する研究
体内分布の実測(経口・経気道負荷)を中心に調べる。蛍光標識及び非蛍光標識のデンドリマーを成獣に単回経口もしくは、鼻部曝露し、主要臓器(脳、肝臓、腎臓、生殖器など)ごとの分布を調べる。さらに、マイクロアレイもしくはPCRアレイにより臓器ごとのゲノミクス解析を行う。
サブ課題3)樹状ナノ粒子の細胞レベルでの分布・反応に関する研究
細胞内分布に関する研究を中心に、細胞内分布の実測と模擬試験系における計測を実施する。具体的には、蛍光物質を表面に結合させたデンドリマーを培養系に添加し、デンドリマーの細胞内分布を蛍光顕微鏡、共焦点蛍光顕微鏡で調べる。また、蛍光物質を表面に結合させたデンドリマーを作成し、生体を模擬したin vitro試験系においてそれらの蛍光標識粒子の動態を調べる。すなわち、細胞膜の貫通実験を実施する。脂質2重膜で構成したリポソームと蛍光標識デンドリマーとを懸濁させ、リポソーム内部へのデンドリマーの移動を観察する。

外部との連携

IBEC,NIMSなどのオープンラボを使用してPAMAMの微量計測の一部を実施する。

関連する研究課題
  • 0 : 環境リスク研究分野における研究課題
  • 0 : 環境健康研究分野における研究課題

課題代表者

曽根 秀子

  • 環境リスク・健康研究センター
    曝露影響計測研究室
  • 室長
  • 薬学博士
  • 薬学,医学,生化学
portrait

担当者