教授着任講演会
2023年10月2日
14:30～
60周年記念館 １階記念ホール

イオンの電気化学とリポソーム製剤作製法への展開
吉田裕美
京都工芸繊維大学分子化学系
Email: yyoshida@kit.ac.jp

研究テーマ

応用

遠隔医療、バイタルモニタリ
ング

検量線を必要としないイオンセン
サ

ドラックデリバリーシステム・創薬

リポソームにおけるイオン性薬物の濃縮・放出（使い捨て、自己測定、物質の純度決定）

電量測定法
電極電位発生機構

基礎

分析化学・電気化学

イオンの膜透過細胞膜

イオンセンサの開発概要
2000

2010

2015

2020

2021

2022

2023

 ■有機フッ素化アルキルスルホン酸の絶対定量
直鎖PFOSのみを標準試料なしで定量可能 Electrochemistry(2023)
特願2023-136891

 ■使い捨てキャリブレーションフリーイオンセンサ
血液中 K+の測定

Electrochim. Acta (2022),
Electrochim. Acta (2021),

特願2021-140327, 日本，中国，欧州，米国

共同出願

AMED 医療機器等研究成果展開事業 チャレンジタイプ■全固体電極の多量生産化（導電性高分子インク, 無機インサーションペースト）
A社

共同研究開始Sensor & Actuator B (2021)■イオンの電量測定に成功 J. Electroanal.Chem. (2013)
Anal. Sci. (2014)■安定な電位を示す全固体電極の開発（導電性高分子） 2006年～2010年

JST さきがけ採用

Anal. Sci. (2010) J. Electroanal. Chem. (2018)3

本日のトピック

応用

遠隔医療、バイタルモニタリ
ング

検量線を必要としないイオンセン
サ

ドラックデリバリーシステム・創薬

リポソームにおけるイオン性薬物の濃縮・放出（使い捨て、自己測定、物質の純度決定）

電量測定法
電極電位発生機構

基礎

イオンの膜透過細胞膜

分析化学・電気化学

リン脂質小胞

細胞

細胞膜

リン脂質小胞（リポソーム，ベシクル）

脂質二分子膜

膜タンパク質

脂質二分子膜で再構成

5

薬物送達
■リポソーム製剤
Enhanced Permeability and Retention (EPR効果)
悪性腫瘍の組織に集積・薬効持続時間の改善・副作用の抑制

・体内における薬物分解を防ぐ（ex. 核酸）
封入薬剤Visudyne®

ベルテポルフィン（加齢黄斑変性症）

AmBisome®

アムホテリシンＢ（真菌感染症）

Doxil®

ドキソルビシン（卵巣がん，カポジ肉腫）

COVIT-19ワクチン

mRNA6

リポソーム製剤に求められる条件

１．標的性 （EPR効果である程度〇）

２．高効率に薬物をリポソーム内に封入
３．リポソームが薬剤を長時間保持（体内滞留性）
４．リポソームから薬剤を徐々に放出（徐放性）

５．生産工程の管理（生産工程の簡略化）

リポソーム製剤作製法（従来法）
Passive loading method

封入効率
体内滞留性
徐放性
生産工程
対象薬物

低長い？？
前処理なし
制限なし

Remote loading method

封入効率
体内滞留性
徐放性
生産工程
対象薬物

高長い？？
封入前にリポソームを分離・精製
塩基性薬物開発したイオン性分子のリポソーム封入法

Rhodamine 6G (R6G+)
特願2020-082512，国際出願 PCT/JP2021/17165

Langmuir, 2022, 38(46), 14208.

9

濃縮機構

アニオンの濃度勾配

電気的中性

特願2020-082512，国際出願 PCT/JP2021/17165

Langmuir, 2022, 38(46), 14208.

カチオン性分子を徐放

保持

放出

アニオンの濃度を希釈

特願2020-082512，国際出願 PCT/JP2021/17165
Langmuir, 2022, 38(46), 14208.

生体適合性を考慮して再設計■ NaCl 添加法
膜成分を工夫したリポソーム

塩化物イオン

膜成分

１．高濃度塩化物イオン（NaCl）を添加して濃縮
２．血液中の塩化物イオン（100 mM）で維持・徐放（塩化物イオンの膜透過を促進）

特願2023-136044

NaCl添加によるカチオン性分子の濃縮[Cl－] = 100 mM[Cl－] = 10 mM[Cl－] = 1 mM
[R6G+]= 2.5 ×10-6 M[Cl－] = 0.1 M, 0.01 M, 0.001 M[Sucrose] = 1 M
DOPC : DOTAP : Cho = 58 : 15: 27

特願2023-136044
Cl－ 添加 20 分後の蛍光画像とプロファイル

抗がん剤（カチオン性）への応用

01020
GUV diameter / µm

876543210

R in / out

R in / out

R in / out

876543210

イダルビシン塩酸塩（IdaCl）

ダウノルビシン塩酸塩（DNRCl）

エピルビシン塩酸塩（EpiCl）

01020
GUV diameter / µm

87654321001020
GUV diameter / µm

特願2023-136044

抗がん剤のリポソームからの放出

0 mM NaCl

Fluorescence intensity

150 mM NaCl

4000

濃縮後 308 min

3000
2000

1000
00100200
Time / min

300400

濃縮後 305 min

研究経緯
2000

20102020
 濃度勾配に逆らった小胞へのイオン濃縮
Langmuir (2022)

特願2020-082512，特願2023-136044

 膜透過理論を生物物理の国際誌に発表
BBA-Biomembr (2021)

 脂質二分子膜におけるイオン透過速度を新規解析法で解析
Analyst (2020)

 脂質二分子膜に対するカチオンとアニオンの抽出平衡
Langmuir (2016), Langmuir (2019) 脂質二分子膜表面へのイオンの吸着
J. Electroanal. Chem. (2005), J. Nucleoradio. Sci. (2005), Chem. Lett. (2006)

 イオン対溶媒抽出平衡の解析
Anal. Chim. Acta (1998), Anal. Chim. Acta (2002)

16

2000

2010

2020
 濃度勾配に逆らった小胞へのイオン濃縮

 膜透過理論を生物物理の国際誌に発表
 脂質二分子膜におけるイオン透過速度を新規解析法で解析

 脂質二分子膜に対するカチオンとアニオンの抽出平衡
 脂質二分子膜表面へのイオンの吸着

Anal. Chim. Acta (1998), Anal. Chim. Acta (2002)

 イオン対溶媒抽出平衡の解析
17

2000

2010

2020
 濃度勾配に逆らった小胞へのイオン濃縮

 膜透過理論を生物物理の国際誌に発表
 脂質二分子膜におけるイオン透過速度を新規解析法で解析

 脂質二分子膜に対するカチオンとアニオンの抽出平衡
 脂質二分子膜表面へのイオンの吸着
 イオン対溶媒抽出平衡の解析
18

2000

2010

2020
 濃度勾配に逆らった小胞へのイオン濃縮

 膜透過理論を生物物理国際誌に発表
 脂質二分子膜におけるイオン透過速度を新規解析法で解析

 脂質二分子膜に対するカチオンとアニオンの抽出平衡
 脂質二分子膜表面へのイオンの吸着
 イオン対溶媒抽出平衡の解析
19

2000

20102020
 濃度勾配に逆らった小胞へのイオン濃縮

 膜透過理論を生物物理の国際誌に発表
 脂質二分子膜におけるイオン透過速度を新規解析法で解析
実験理論

 脂質二分子膜に対するカチオンとアニオンの抽出平衡
 脂質二分子膜表面へのイオンの吸着
Langmuir (2022)
特願2020-082512，特願2023-136044

 イオン対溶媒抽出平衡の解析
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将来展望

■新概念の実験的証明■イオンの膜透過概念の普及■新概念から見た細胞活動