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研究室一覧

製剤設計学研究室

研究テーマ

分子間相互作用に基づく機能性粒子調製

研究概略

医薬品と製剤添加剤、食品中有効成分と機能性食品添加剤などを、分子レベルで特異的に相互作用させて機能性粒子を設計する研究を行っています。有機ナノコンポジット形成現象を利用した機能性粒子設計、ナノ構造体を利用した肺到達型機能性複合粒子設計、コンピュータシミュレーションによる粒子設計など様々な研究を展開しています。

スタッフ

教授 戸塚 裕一(博士(薬学))

戸塚 裕一(博士(薬学))

担当科目
剤形設計学(3年)、薬局方総論(6年)、薬剤学実習(4年)
薬物生体機能科学特論(大学院)、医療・臨床薬学特論Ⅰ(大学院)
所属学会
日本薬学会、日本薬剤学会、粉体工学会、製剤機械技術学会、
日本海水学会、シクロデキストリン学会
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講師 門田 和紀(博士(工学))

門田 和紀(博士(工学))

担当科目

基礎薬剤学(3年)、医工学連携授業(2年)、薬剤学実習(4年)
薬物生体機能科学特論(大学院)

所属学会
化学工学会、粉体工学会、日本海水学会、日本薬学会、日本薬剤学会、
製剤機械技術学会
e-mail

助教 内山 博雅(博士(薬学))

内山 博雅(博士(薬学))

担当科目
薬剤学実習(4年)
所属学会
日本薬学会、日本薬剤学会、粉体工学会、製剤機械技術学会
e-mail

配属学生

【大学院生】   2名
【学部学生】   6年次生:14名、5年次生:17名

キーワード

機能性食品添加剤、分子間相互作用、数値シミュレーション、難水溶性化合物、吸入粉末剤

研究内容

(1)ナノコンポジット形成に基づく難水溶性化合物の溶解性改善及び吸収性改善

医薬品開発や特定機能性食品開発において、対象とする有効成分の水への溶解度が極めて低い場合には、優れた効果・効能を持っていても有効活用が困難となります。難水溶性有効成分を機能性添加剤と分子レベルで特異的に相互作用させ、その性質を保持した機能性粉末を調製することにチャレンジしています。溶解性や吸収性および安定性に優れた粉体の設計、次世代の特定保健食品開発のための基礎研究、医薬品を含む有機ナノ粒子の調製に取り組んでいます。
溶解度上昇の方法としては、薬物をアモルファス化あるいは高分子や糖類中に固体分散体化させる方法が知られています。そこで、新たな固体分散体調製法の確立や薬物のアモルファス分散状態についての物性評価法の確立や長期安定性の予測などについても取り組んでいます。

 



(2)機能性素材やコンピュータシミュレーションを用いた吸入用粒子の創成

また、近年経口投与や注射による投与に代わる新たな投与経路として注目を集めている経肺投与製剤の開発にも取り組んでいます。中でも我々の研究室では、食品添加剤として利用されている高度分岐環状デキストリンが水中で20~30nmの均一なナノ構造に着目して、ナノスフェアから構成される経肺治療用の新しい製剤設計を試みています。多剤耐性緑膿菌などによる難治性肺炎治療などが最終的なターゲットであり、肺到達性が高く、組織障害性の低い吸入用粉末合剤のための基礎研究を行っています。



さらに、数値シミュレーションを利用した経肺製剤の気道内における粒子挙動予測に関する研究を行っております。患者から得られるCT画像を基に気管支モデルを設計し、気管支内での空気の流体計算を行っています。実際に実験で調製した粒子に関する情報を考慮し、経肺微粒子と肺内到達率との関係性を空気力学的に予測することを目指しています。数値シミュレーションを用いて、得られた口腔内から気管支および肺における生体内での粒子挙動や粒子の沈着率などをin vitro実験と比較しその妥当性について検証し、その妥当性が確認されれば、実際に最適な粒子径、粒子形態、などを考慮した経肺粒子の設計支援に応用することを期待しています。
その他の研究として、粉体プロセスによる機能性材料の創製や新たな粉体プロセスの構築など、他大学と共同研究を実施しています。


(3)その他の研究として、新規固体分散体調製法の確立及び医薬品のアモルファス分散状態の探索や粉体プロセスによる機能性材料の創製や新たな粉体プロセスの構築など、他大学との共同研究を実施しています。

代表的論文

2016年

  1. Fujimori M, Kadota K, Kato K, Seto Y, Onoue S, Sato H, Ueda H, Tozuka Y: Low hygroscopic spray-dried powders with trans-glycosylated food additives for enhanced solubility and oral bioavailability of a ipriflavone, Food. Chem., 190:1050-1055, 2016
  2. Ueda H, Muranushi N, Sakuma S, Ida Y, Endoh T, Kadota K, Tozuka Y: A strategy for co-former selection to design stable co-amorphous formations, Pharm. Res., 33:1018-1029, 2016
  3. Kadota K, Semba K, Shakudo R, Sato H, Deki Y, Shirakawa Y, Tozuka Y: Inhibited photodegradation of highly-dispersed folic acid nanoparticles by antioxidant effect of transglycosylated rutin, J. Agr. Food. Chem., 64:3062-3069, 2016
  4. Kadota K, Okamoto D, Sato H, Onoue S, Otsu S, Tozuka Y: Hybridization of polyvinylpyrrolidone to a binary composite of curcumin/α-glucosyl stevia improves both oral absorption and photochemical stability of curcumin, Food Chem., 213:668-674, 2016
  5. Nishimura T, Kadota K, Kunita A, Nakayama Y, Tagishi H, Tozuka Y: Morphological control of tranilast attached to carrier particles by amino acid addition, Adv. Powder Tech.,27:971-976, 2016
  6. Tahara K, Nishikawa M, Onodera R, Tozuka Y, Matsui K, Hisazumi K, Takeuchi H: In vitro and in vivo characterization of drug nanoparticles prepared using PureNanoTM continuous crystallizer to improve bioavailability of poorly water soluble drug, Pharm. Res., 33:2259-2268, 2016
  7. Tanida S, Kurokawa T, Sato H, Kadota K, Tozuka Y: Evaluation of the micellization of an amphipathic graft copolymer with enhanced solubility of ipriflavone, Chem. Pharm. Bull, 64:68-72, 2016
  8. Kadota K, Ehara M, Fujimori M, Sato H, Tozuka Y: Novel quantification of the amorphous content of ursodeoxycholic acid by pulsed NMR, J. Pharm. Sci. Technol., Jpn., 76:117-122, 2016
  9. Kadota K, Otsu S, Fujimori M, Sato H, Tozuka Y: Soluble hydrolysis-resistant composite formulation of curcumin containing α-glucosyl hesperidin and polyvinylpyrrolidone, Adv. Powder Tech., 27:442-447, 2016
  10. Tahara K, Tomida H, Ito Y, Tachikawa S, Onodera R, H. Tanaka, Tozuka Y, Takeuchi H: Pulmonary liposomal formulations encapsulated procaterol hydrochloride by a remote loading method achieve sustained release and extended pharmacological effects, Int. J. Pharm, 505:139-146, 2016
  11. T. Tanaka, Kadota K, Tozuka Y, Shimosaka A, Shirakawa Y: Improvement in photocatalytic activity of morphologically controlled Pd-supporting TiO2 particles via sol-gel process using inkjet nozzle, Ceram. Int., 42:9963-9971, 2016
  12. Konishi Y, Kadota K, Tozuka Y, Shimosaka A, Shirakawa Y: Amorphization and radical formation of cystine particles by mechanochemical process analyzed using DEM simulation, Powder Technol., 301:220-227, 2016
  13. Deki Y, Kadota K, Tozuka Y, Shimosaka A, Shirakawa Y: Mutual diffusion diagram of liquid-liquid interfaces for morphological control of NaCl crystals, J. Mol. Liq., 223:462-468, 2016
  14. Miyazaki Y, Sugihara H, Nishiura A, Kadota K, Tozuka Y, Takeuchi H; Application of combinational supercritical CO2 techniques to preparation of inhalable particles, J. Drug Deliv. Sci. Tech.,, 36:1-9, 2016

2015年

  1. Fujimori M, Kadota K, Shimono K, Shirakawa Y, Sato H, Tozuka Y: Enhanced dissolution of quercetin by forming composite particles, J. Food Eng., 149:248-254, 2015
  2. Sato H, Fujimori M, Suzuki H, Kadota K, Shirakawa Y, Onoue S, Tozuka Y: Absorption improvement of tranilast by forming highly soluble nano-size composite structures associated with α-glucosyl rutin, Euro. J. Pharm. Biopharm., 92:49-55,2015 
  3. Ueda H, Wakabayashi S, Kikuchi J, Ida Y, Kadota K, Tozuka Y: Anormalous role change of tertiary amino and ester groups as hydrogen acceptors in Eudragit® E based solid dispersion depending on the concentration of naproxen, Mol. Pharm., 12:1050–1061, 2015
  4. Kadota K, Nishimura T, Hotta D, Tozuka Y: Preparation of composite particles of hydrophilic or hydrophobic drugs with highly branched cyclic dextrin via spray drying for dry powder inhalers, Powder Technol., 283:16-23, 2015  
  5. Shimono K, Kadota K, Tozuka Y, Shimosaka A, Shirakawa Y, Hidaka J: Kinetics of co-crystal formation with caffeine and citric acid via liquid-assisted grinding analyzed using the distinct element method, Euro. J Pharm. Sci., 76:217-224, 2015
  6. Kadota K, Senda A, Ito T, Tozuka Y, Feasibility of highly branched cyclic dextrin as a carrier in dry powder inhalers, Euro. J. Pharm. Sci, 79:79-86, 2015
  7. Gonda K, Kadota K, Deki Y, Tozuka Y, Shimosaka A, Shirakawa Y, Hidaka J: Fabrication of composite particles by liquid-liquid interfacial crystallization using an ultrasonic spray nozzle, Powder Tech., 269:401-408, 2015

2014年

  1. Ueda H, Ida Y, Kadota K, Tozuka Y: Raman Mapping for Kinetic Analysis of Crystallization of Amorphous Drug Based on Distributional Images, Int. J. Pharm.,462:115-122, 2014
  2. Kadota K, Furukawa R, Tozuka Y, Shimosaka A, Shirakawa Y, Hidaka J: Formation Mechanism of Non-Spherical Calcium Carbonate Particles in the Solution using Cluster-moving Monte Carlo Simulation, J. Mol. Liq., 194:115-120, 2014
  3. Tamura H, Kadota K, Shirakawa Y, Tozuka Y, Shimosaka A, Hidaka J: Morphology Control of Amino Acid Particles in Interfacial Crystallization Process using Inkjet Nozzle, Adv. Powder Tech., 25:847-852, 2014
  4. Zhang J, Higashi K, Ueda K, Kadota K, Tozuka Y, Limwikrant W, Yamamoto K, Moribe K: Drug Solubilization Mechanism of α-Glucosyl Stevia by NMR Spectroscopy, Int. J. Pharm., 465:255-261, 2014
  5. Kadota K, Wake T, Gonda K, Kitayama A, Tozuka Y, Shimosaka A, Shirakawa Y, Hidaka J:  Effect of Organic Solvent on Mutual Diffusion and Ionic Behavior Near Liquid-liquid Interface by Molecular Dynamics Simulations, J. Mol. Liq., 197:243-250, 2014
  6. Ueda H, Aikawa S, Kawashima Y, Kikuchi J, Tanino T, Ida Y, Kadota K, Tozuka Y:  Anti-Plasticizing Effect of Amorphous Indomethacin Induced by Specific Intermolecular Interactions with PVA Copolymer, J. Pharm. Sci.,103:2829-2838, 2014
  7. Kadota K, Tamura H, Shirakawa Y, Tozuka Y, Shimosaka A, Hidaka J: Interfacial Sol-gel Processing for Preparation of Porous Titania Particles using a Piezoelectric Inkjet Nozzle, Chem. Eng. Res. Des., 92:2461-2469, 2014

2013年

  1. Tozuka Y, Imono M, Uchiyama H, Tahara K, S. Tazawa, Y. Araki, Takeuchi H: Dry Powder Formulation with α-Glycosyltransferase-Treated Stevia for the Effective Absorption of Hydrophobic Bioactive Compounds in Crude Drugs, Powder Tech., 240:2-6, 2013
  2. Ueda H, Kawai A, Hayashi T, Ida Y, Kakemi M, Tozuka Y: Process Monitoring of Ultrasound Compaction as a Small-scale Melting Method, Euro. J. Pharm. Sci., 49:829-835, 2013
  3. Hoashi Y, Tozuka Y, Takeuchi H: Development of a Novel and Simple Method to Evaluate Disintegration of Rapid Disintegrating Tablets, Chem Pharm. Bull., 61:962-966, 2013
  4. Hoashi Y, Tozuka Y, Takeuchi H: A Completely Solvent-free Process for the Improvement of Erythritol Compactibility, Int. J. Pharm., 455:132-137, 2013

2012年

  1. Limwikrant W, Osada M, Higashi K, Tozuka Y, Moribe K, Yamamoto K: Unique Indomethacin Nanoparticles Formation by Cogrinding with Dextrin Under Defined Moisture Conditions, Powder Tech., 221:213-219, 2012
  2. Uchiyama H, Tozuka Y, Nishikawa M, Takeuchi H, Nanocomposite Formation Between Alpha-glucosyl Stevia and Surfactant Improves the Dissolution Profile of Poorly Water-Soluble Drug, Int. J. Pharm., 428:183-186, 2012
  3. Tozuka Y, Higashi K, Morita T, Nishikawa M, Uchiyama H, Zhang J, Moribe K, Nishikawa K, Takeuchi H, Yamamoto K: Transglycosylated Rutin-Specific Non-Surface-Active Nanostructure Affects Absorption Enhancement of Flurbiprofen, Euro. J. Pharm. Biopharm., 82:120-126, 2012


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