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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 26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凝集に関する研究 1-1)前年度に引き続き、体液と似た組成の液相中に懸濁させた状態でデンドリマーがどのように静的・動的に凝集するかを、FFF法や蛍光相関分光法などによる実測定および非DLVO力などを組み込んだモデルの駆動によるシミュレーションにより解析する。1-2)環境液中での凝集、拡散・沈降に関する研究:認証標準物質の河川水(有害金属分析用−添加−)(7202-b)を用いて、さまざまな実行濃度、時間経過での凝集、拡散・沈降について計測を実施する。
サブ課題(2)樹状ナノ粒子の吸収、排せつ及び対内分布に関する研究 2-1)体内分布の実測(鼻脳軸・血液内負荷)蛍光標識及び非蛍光標識のデンドリマーを成獣に単回で点鼻投与し、脳内への移行と分布及び主要臓器(肝臓、腎臓及び血液)ごとの分布を病理組織学的に調べる。2-2)脳血液関門(BBB)の模擬試験系を用いて、蛍光標識デンドリマーのBBB通過について調べる。その通過にエンドサイトーシス抑制剤がいかなる影響を与えるかを調べる。サブ課題3)樹状ナノ粒子の生体影響評価に関する研究3-1)多能性細胞(ES細胞およびiPS細胞)の未分化時期にデンドリマーを培養液に添加し、細胞の変化の量反応関係および経時的変化を観察する。さらにエンドサイトーシス抑制剤の効果も観察する。影響の指標には、細胞数、細胞形態、成熟細胞への分化度、DNA傷害性(小核試験、アポトーシス)を調べる。3-2)有害金属による生体影響との相互関係を調べる。

外部との連携

SPECTイメージングについては、京都大学の協力を得た。

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 : 環境計測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