Polyelectrolyte-protein synergism; pH-responsive polyelectrolyte/insulin complexes as versatile carriers for targeted protein and drug delivery

高分子電解質-タンパク質相乗作用; 標的タンパク質および薬剤デリバリーのための多目的キャリアとしてのpH応答性高分子電解質/インスリン複合体

Murmiliuk, A.*; 岩瀬 裕希*; Kang, J.-J.*; Mohanakumar, S.*; Appavou, M.-S.*; Wood, K.*; Almsy, L.*; Len, A.*; Schwrzer, K.*; Allgaier, J.*; Dulle, M.*; Gensch, T.*; Frster, B.*; 伊藤 華苗*; 中川 洋   ; Wiegand, S.*; Frster, S.*; Radulescu, A.*

Murmiliuk, A.*; Iwase, Hiroki*; Kang, J.-J.*; Mohanakumar, S.*; Appavou, M.-S.*; Wood, K.*; Almsy, L.*; Len, A.*; Schwrzer, K.*; Allgaier, J.*; Dulle, M.*; Gensch, T.*; Frster, B.*; Ito, Kanae*; Nakagawa, Hiroshi; Wiegand, S.*; Frster, S.*; Radulescu, A.*

タンパク質の構造は複雑であるため、形成されたナノ粒子の特性を予測・調整する能力は限られている。我々の研究の目標は、タンパク質とイオン性薬物とのブロック共重合体によって形成される複合体を系統的に研究することにより、タンパク質/PE複合体における形態転移の主要な引き金を解明し、カプセル化効果を評価し、粒子の安定性を評価することである。我々は、PEと中性親水性ブロックからなる共重合体が、タンパク質の等電点に近いpH値でインスリンと共集合することを示した。粒子内のインスリンの配置は、タンパク質分子間の静電気力によって制御され、形成された粒子の形態は、pHとイオン強度を変化させることによって調整することができる。

The complexity of protein structure limits our ability to predict and tune the properties of the formed nanoparticles. The goal of our research is to elucidate the key triggers of the morphological transition in protein/PE complexes, evaluate their encapsulation efficacy, and assess particle stability by the systematic study of complexes formed by block copolymers with proteins and ionic drugs. We demonstrated that copolymers consisting of PE and neutral hydrophilic block co-assemble with insulin at pH values close to the protein isoelectric point. The insulin arrangement within the particle is controlled by electrostatic forces between protein molecules, and the morphology of the formed particles can be tuned by varying pH and ionic strength.