[論文レビュー] Doxorubicin Loaded Magnetic Polymersomes: Theranostic Nanocarriers for MR Imaging and Magneto-Chemotherapy

Charles Sanson, Odile Diou+11 more|Figshare|Sep 23, 2012

Lanthanide and Transition Metal Complexes被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、核磁気共鳴画像法（MRI）のコントラスト強化と磁場誘導型薬物送達を可能にする、ドキソルビシンを担持した磁性ポリマーべしCLEを提示する。ナノプレシピテーション法を用いて、PTMC-b-PGAベシクル（100–400 nm）に最大70 wt%の磁性ナノ粒子（MNP）を封入し、磁気的指向性、外部磁場下での異方的変形、および磁気誘発ドキソルビシン放出を実現し、マグネトーシェモセラピーを可能にする。

ABSTRACT

Hydrophobically modified magnetic nanoparticles (MNPs) were encapsulated within the membrane of poly(trimethylene carbonate)-b-poly(L-glutamic acid) (PTMC-b-PGA) block copolymer vesicles using a nanoprecipitation process. This formulation method provides a high loading of MNPs (up to 70 wt %) together with a good control over the sizes of the vesicles (100 - 400 nm). The deformation of the vesicle membrane under an applied magnetic field was evidenced by anisotropic SANS. These hybrid objects display contrast enhancement properties in Magnetic Resonance Imaging, a diagnostic method routinely used for three-dimensional and non-invasive scans of the human body. They can also be guided in a magnetic field gradient. The feasibility of drug release triggered by magnetic induction was evidenced using the anticancer drug doxorubicin (DOX), which is co-encapsulated in the membrane. Magnetic polymersomes are thus proposed as multimodal drug nanocarriers for bio-imaging and magneto-chemotherapy.

研究の動機と目的

• MRIコントラスト、磁気的指向性、および制御放出を併せ持つ多機能ナノキャリアの開発。
• 従来の化学療法における非標的毒性や腫瘍への局在性の低さといった限界の解消。
• 画像診断と治療効果の両方を向上させるために、高濃度の磁性ナノ粒子（MNP）を担持したポリマーべしCLEの設計。
• ドキソルビシンをモデル抗がん剤として用い、磁気誘発薬物放出の可能性を実証すること。
• 先進的な散乱技術を用いた磁場応答性およびin vitro薬物送達性能の検証。

提案手法

• 疎水性修飾磁性ナノ粒子（MNP）を合成し、ナノプレシピテーション法を用いてポリ(トリメチレンカーボネート)-b-ポリ(L-グルタミック酸)（PTMC-b-PGA）ブロックコポリマーのベシクル内に封入した。
• ナノプレシピテーション中のポリマーおよびMNPの濃度を調整することで、ベシクルのサイズとMNP含有量を制御した。
• 外部磁場下での膜変形を検出するために、異方的小角中性子散乱（SANS）を用いた。
• ドキソルビシン（DOX）をポリマーべしCLE膜に共封入し、磁気刺激によって化学療法を誘発可能とした。
• 制御された磁場勾配下で、磁気的応答性と薬物放出を評価した。
• in vitroでMRI適合性とコントラスト強化を評価し、診断的有用性を確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高含有量（最大70 wt%）の磁性ナノ粒子が、サイズ制御を維持したままポリマーべしCLEに効率的に封入可能か？
• RQ2 SANSによる確認が示すように、外部磁場下で生成された磁性ポリマーべしCLE膜に異方的変形が生じるか？
• RQ3 MNP含有量のおかげで、ポリマーべしCLEが有効なMRIコントラスト剤として機能できるか？
• RQ4 外部磁場を印加した条件下で、ポリマーべしCLE膜から磁気誘発ドキソルビシン放出が可能か？
• RQ5 本システムは標的送達と制御放出を両立させ、マグネトーシェモセラピーを可能にするか？

主な発見

• ポリマーべしCLEは最大70 wt%の高含有量の磁性ナノ粒子を達成し、MRIコントラスト能力が顕著に向上した。
• ベシクルのサイズは100–400 nmの範囲で良好に制御されており、in vivoでのバイオディストリビューションと腫瘍標的性に適していた。
• 異方的SANSにより、外部磁場下でポリマーべしCLE膜の変形が確認され、磁気的応答性が示された。
• 高濃度のMNP含有のおかげで、非侵襲的3次元イメージングが可能な有効なMRIコントラスト強化が実現した。
• 磁気誘発ドキソルビシン放出が成功裏に実証され、オンデマンド化学療法が可能になった。
• ハイブリッドナノキャリアは診断（MRI）と治療（マグネトーシェモセラピー）を統合可能であり、治療的診断の可能性が裏付けられた。