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ナノ粒子の血中クリアランスの高速プロセス総合的な研究
Fast processes of nanoparticle blood clearance: Comprehensive study.
PMID: 32681949 DOI: 10.1016/j.jconrel.2020.07.014.
抄録
血液循環は、ナノエージェントの生体内効率を決定する重要なパラメータである。ステルスリポソームは、表面が不活性で遮蔽されているため、臨床的には成功を収めているが、機能性が向上する可能性があるため、多くの非ステルスナノ材料が開発されている。表面現象を利用することで、複雑に設計されたナノ細孔、触媒作用による運動、正確な標的同定のためのいくつかの疾患マーカーのコンピュータライクな解析などによる薬物放出の高度な制御を提供することができます。しかし、これらの薬剤の薬物動態を調べることは、循環時間が数分程度と非常に短く、侵襲的な採血法を用いることができないため、大きな課題となっています。そのため、これらの薬剤の循環データは少なく、不規則なものとなっています。ここでは、開発したナノ粒子循環測定用磁性粒子定量法のハイスループット性能を実証するとともに、非ステルスナノ粒子の血行に影響を与える要因を網羅的に検討した。具体的には、粒子径、ゼータ電位、コーティング、注入量、反復投与、麻酔導入、マウスの系統、腫瘍の有無、腫瘍の大きさの9つの因子を調査した。我々の基本的な知見は、血中での薬剤の半減期を延長し、生体内での目的達成の可能性を高める可能性を示している。この研究は、高度な生物医学的機能を持つ次世代のナノ材料の設計に貴重なものとなるでしょう。
Blood circulation is the key parameter that determines the in vivo efficiency of nanoagents. Despite clinical success of the stealth liposomal agents with their inert and shielded surfaces, a great number of non-stealth nanomaterials is being developed due to their potential of enhanced functionality. By harnessing surface phenomena, such agents can offer advanced control over drug release through intricately designed nanopores, catalysis-propelled motion, computer-like analysis of several disease markers for precise target identification, etc. However, investigation of pharmacokinetic behavior of these agents becomes a great challenge due to ultra-short circulation (usually around several minutes) and impossibility to use the invasive blood-sampling techniques. Accordingly, the data on circulation of such agents has been scarce and irregular. Here, we demonstrate high-throughput capabilities of the developed magnetic particle quantification technique for nanoparticle circulation measurements and present a comprehensive investigation of factors that affect blood circulation of the non-stealth nanoparticles. Namely, we studied the following 9 factors: particle size, zeta-potential, coating, injection dose, repetitive administration, induction of anesthesia, mice strain, absence/presence of tumors, tumor size. Our fundamental findings demonstrate potential ways to extend the half-life of the agents in blood thereby giving them a better chance of achieving their goal in the organism. The study will be valuable for design of the next generation nanomaterials with advanced biomedical functionality.
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