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​櫻井研究室

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Integration of Biotechnology, Organic Chemistry, Polymer Science and Physical Chemistry to invent Advanced Biomaterials

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生命現象は神秘的です。小さな細胞の中で起きている何千もの生体物質の合成とそれと調和して働いている小さなオルガネラの働きを見ていると神様の創造物としか思えない。綺麗な花を美しいと感じ、映画に感動する、人を好きになる、そんな感情や意識が脳から立ち上がって来る。生命現象はとても不思議です。すこし前まで、生命現象は分子が複雑に作用している現象で、化学反応式でほぼ理解可能と主張する人がいました。ある有名な物理学者は、生命現象は単純な方程式で書けるとまで主張しています。その傲慢さが今日の温暖化、環境汚染、コロナ禍を生んだのではないでしょうか。生命の神秘と尊厳を大切にしながら、生命にやさしく語りかけるような未来のバイオテクノロジーを作っていきたいと思います。そのためには、化学と物理、生物などの基礎の3つの分野を大切にしながら、新しい科学の世界を作っていきましょう。 

News & Events

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​拠点化委員会秋吉先生が来訪されました

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研究会

​研究会「αマンゴスチンとナノ粒子製剤:脳の​疾患治療を目指して」の情報を公開しました

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お知らせ

岐阜大学の平島先生がクラウドファンディングを立ち上げられました

Latest Publications

Impact of Zwitterionic Polymers on the Tumor Permeability of Molecular Bottlebrush-Based Nanoparticles

Shota Fujii, Shin Takano, Kohji Nakazawa, Kazuo Sakurai

American Chemical Society

Biocompatible polymers possessing antifouling properties for biomolecules are necessary to be combined with nanoparticles for cancer chemotherapy to improve their retention in blood and subsequent tumor accumulation. However, these properties simultaneously lead to poor affinity to cells, and low tumor tissue permeability subsequently, which is one of the major barriers in achieving efficient anticancer efficacy. To address this, we try to elucidate the tumor permeability of nanoparticles using molecular bottlebrushes (MBs) as model polymeric nanoparticles composed of various biocompatible polymers. An MB comprising nonionic poly[(ethylene glycol) methyl ether methacrylate] (PEGMA) shows no tumor permeability at all, whereas zwitterionic MBs composed of poly(phosphobetaine methacrylate), poly(sulfobetaine methacrylate), or poly(carboxybetaine methacrylate) penetrate deeply into tumor tissues. The carboxybetaine-based MBs showed an efficient cellular uptake into cancer cells while the other MBs did not, which enable them to penetrate into tumor tissues via the transcytosis pathway. Additionally, their permeability is based on intercellular or intracellular pathways, which might be related to the zwitterionic betaine properties that recognize protein transporters on cancer cells. Surprisingly, incorporating only 10 mol % of the zwitterionic betaine polymers into PEGMA-based MBs significantly enhances their tissue permeability. This platform technology enables us to redesign the PEG-based nanoparticles developed for cancer chemotherapy in clinical applications.

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