[光ピンセットを用いたリポソームおよび生分解性プラスチック単粒子の分解速度決定手法の開発]
集光レーザー型光ピンセットにより溶液中のリポソームや生分解性プラスチック単粒子を捕まえ、レーザー光により分解を促し、分解に伴う分子放出速度を決定する分析手法の開発に成功しました。坪井泰之教授（大阪公立大学）らのグループとの共同研究の成果です。大阪公立大学との共同プレスリリースを発表しました(9/24付)。
- 研究成果のポイント
- レーザー光を溶液中に集光することで、1 粒の光分解性マイクロカプセルや生分解性プラスチックの光捕捉に成功しました
- 捕捉したマイクロカプセルに別のレーザー光を照射し、捕まえたマイクロカプセルを分解し、さらに別のレーザー光でカプセルからの分子放出を観測しました
- マイクロカプセルの大きさと放出速度の依存性を単粒子レベルで分析。
- Measurements of Spontaneous and External Stimuli Molecular Release Processes from a Single Optically Trapped Poly(lactic-co-glycolic) Acid Microparticle and a Liposome Containing Gold Nanospheres
- Tatsuya Shoji*, Miyako Iida, Mitsuhiro Matsumoto, Ken-ichi Yuyama, Yasuyuki Tsuboi*
- Anal. Chem., 96 (2024), 12957.
- DOI: 10.1021/acs.analchem.3c05950
We investigated the single particle kinetics of the molecular release processes from two types of microcapsules used as drug delivery systems (DDS): biodegradable poly(lactic-co-glycolic) acid (PLGA) and a light-triggered-degradable liposome encapsulating gold nanospheres (liposome-GNP). To optimize the design of DDS capsules, it is highly desirable to develop a method for real-time monitoring of the release process. Using a combination of optical tweezers and confocal fluorescence microspectroscopy we successfully analyzed a single optically trapped PLGA particle and liposome-GNPs in solution. From temporal decay profiles of the fluorescence intensity, we determined the time constant τ of the release processes. We demonstrated that the release rate of spontaneously degradable microcapsules (PLGA) decreased with increasing size, while conversely, the release rate of external stimuli-degradable microcapsules (liposome-GNPs) increased in proportion to their size. This result is explained by the differences in the disruption mechanisms of the capsules, with PLGA undergoing hydrolysis and the GNPs in the liposome-GNP undergoing a photoacoustic effect under nanosecond pulsed laser irradiation. The present approach offers a way forward to an alternative microanalysis system for single drug delivery nanocarriers.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.3c05950