木のナノファイバーで安定化した乳液により免疫活性化・調節に成功〜樹木由来セルロースナノファイバーを用いた新しい免疫アジュバントに期待〜

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2026-01-16 九州大学

九州大学大学院農学研究院の北岡卓也教授、畠山真由美助教らの研究グループは、樹木由来セルロースナノファイバー(CNF)で安定化した乳液により、免疫応答の活性化・調節に成功した。CNFの結晶表面を化学改質し、固体界面活性剤として用いることで、水中油滴型のピッカリングエマルションを調製し、ヒト肝がん細胞やマクロファージにおいて免疫応答を制御できることを示した。従来の石油由来界面活性剤やアルミニウム塩を用いたアジュバントに代わり、植物由来で安全性の高い新規免疫アジュバントとしての可能性を提示している。さらに、このエマルションは抗原を高効率に担持でき、細胞種ごとに異なる免疫応答を誘導できる点が特徴で、ワクチン開発やがん免疫療法など次世代免疫医療への応用が期待される。本成果は、天然素材を活用した新たな医療モダリティの創出につながる重要な知見である。

木のナノファイバーで安定化した乳液により免疫活性化・調節に成功〜樹木由来セルロースナノファイバーを用いた新しい免疫アジュバントに期待〜
樹木由来のセルロースナノファイバーでつくった水中油滴型エマルションにより、免疫応答の活性化・調節に成功。

<関連情報>

セルロースナノファイバーのバイオインターフェース工学による免疫調節性ピカリングエマルジョン微粒子の設計 Biointerface engineering of cellulose nanofibers to design immunomodulatory Pickering emulsion microparticles

Qi Li, Mayumi Hatakeyama, Takuya Kitaoka
Chemical Engineering Journal  Available online: 8 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.172799

Highlights

  • Surface-functionalized CNFs enable stable, size-tunable, high-antigen-loading Pickering emulsions.
  • Sulfated CNF-stabilized PE (SPE) remains stable under various conditions for at least 60 days.
  • SPE induces cell-specific immunity: programmed death of cancer cells and anti-inflammatory effects in macrophages.
  • Biointerface engineering strategy transforms bioinert cellulose into bioactive microparticles for immunomodulation.

Abstract

Cellulose nanofiber (CNF)-stabilized Pickering emulsions (PEs) with preferable biocompatibility and designable functionality have been widely applied in foods, biomedicine, and cosmetics in recent years. However, their cellular uptake behavior and immune responses remain poorly understood. Herein, we investigate how surface modifications of CNFs, specifically phosphorylation, sulfation, and carboxylation, affect their emulsifying performance and subsequent interactions with fibroblasts, hepatocytes, Kupffer cells, and macrophages. All types of PE microparticles induced lactate dehydrogenase release and pyroptotic cell death in these cells, except in monocytes. Notably, sulfated CNF-stabilized PEs (SPEs) with droplets sizes around 1 μm exhibited long-term stability (up to 2 months) and the highest antigen-loading capability. Although SPEs triggered lysosome damage and reactive oxygen species (ROS) in Kupffer cells, they significantly downregulated the gene expression of inflammatory cytokines (interleukin-6, interferon, and tumor necrosis factor) in macrophages. By selecting appropriate surface functional groups on CNFs and tailoring a flexible glyco-endowed oil–water interface, immune stimulation can be effectively modulated. This work offers a strategy for designing cellulose-based immunomodulatory microparticles with potential applications in anticancer therapeutics and vaccine adjuvants.

有機化学・薬学
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