本論文では、材料の固有の活性酸素(ROS)除去能力と標的増強寄与を区別可能な4次元の体系的評価戦略を構築した。無細胞化学法と細胞レベル評価法を組み合わせ、分子結合、細胞取り込み、固有ROS除去、および細胞保護の4つの次元から核酸アプタマー機能化ナノ材料の抗酸化性能を体系的に評価した。ゾル-ゲル法および水熱法を用いてマンガンをドープした中空メソポーラスシリカナノ粒子(MSN)を調製し、ポリアリルアミン塩酸塩(PAH)で修飾した後、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジンN-オキシドラジカル(Tempol)および後期糖化終末産物受容体(RAGE)標的核酸アプタマー(Apt)を順次共有結合させ、活性酸素(ROS)除去機能性複合ナノ材料TMSN@Aptを成功裏に調製した。透過型電子顕微鏡(TEM)、エネルギー分散型X線分析(STEM-EDSマッピング)、およびゼータ電位測定により調製物を評価した。結果は、MSNが球形中空構造を示し、粒径は(87.94 ± 11.14) nmであること、殻壁にメソポーラスチャネルが観察され、Mn、O、Si元素が均一に分布していることを示した。ゼータ電位はPAH修飾後の(23.0 ± 0.3) mVからTempol接枝後に(30.3 ± 1.1) mVに上昇し、さらにApt共役後に(-2.1 ± 0.3) mVに低下していることから、それぞれの構成成分の修飾が成功したことが確認された。フローサイトメトリーでは、TMSN@AptがRAGEタンパク質に結合した際の蛍光強度がランダム配列対照と比較して約12.4倍増加し、高発現RAGE肺胞上皮細胞MLE-12との結合は濃度依存的であった。レーザー共焦点蛍光イメージングにより、TMSN@AptがRAGEを介して細胞内に取り込まれていることが示され、ランダム配列対照群の細胞内では明瞭な材料シグナルが認められなかった。無細胞系におけるTMSN@AptのROS除去プラットフォーム濃度は0.2 mg/mLであったのに対し、細胞レベルでは0.05 mg/mLで細胞内ROSレベルを有意に低減させ、陽性率は(82.30 ± 1.91)%から(13.93 ± 1.33)%へ、細胞アポトーシス率は(20.94 ± 2.18)%から(7.85 ± 0.61)%へ減少した。効果発現濃度は無細胞系のプラットフォーム濃度を著しく下回り、アプタマー介在標的濃縮による濃度-効果利得の法則を明らかにした。本4次元評価戦略は材料の固有のROS除去能力と標的増強の寄与を区別して評価でき、標的ナノ材料の抗酸化性能の精密評価および生物応用投与量の最適化のための方法論的指針を提供する。

核酸アプタマー; ナノ材料; 標的認識; 抗酸化活性; 活性酸素除去