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高機能バイオナノ接合を目的とする界面メソ領域の設計

Research Project

Project/Area Number 10J10816
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionNagaoka University of Technology (2011)
Tokyo Institute of Technology (2010)

Principal Investigator

多賀谷 基博  長岡技術科学大学, 工学部, 助教 (20621593)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2011: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsバイオイメージング / バイオセンサ / 水酸アパタイト / QCM-D / 発光 / ナノポーラスシリカ / 希土類イオン / 診断 / メソポーラスシリカ
Research Abstract

本年度は、バイオセンシング技術・バイオイメージング技術への実用を目指し、"(I)水晶振動子マイクロバランス法におけるエネルギー損失解析によって体液でのバイオナノ界面の計測法を確立"した。さらに、"(II)細胞を効率的かつ低侵襲にイメージするための材料創製技術を確立"した。
(I)では、水溶液系での生体親和性材料(水酸アパタイト、ポリ(スチレン))に対するタンパク質の吸着に関わる界面の構造と物性を明らかにした。まず、マイクロバランス法に適した水酸アパタイトナノ結晶のナノ薄膜の成膜条件を確立し、再現性良くタンパク質を吸着するラジカル表面処理法を見出した。そして、血清の多成分タンパク質溶液から形成される材料表面の吸着層の粘弾性物性と溶媒効果(イオン種の違いの効果)の関係を見出し、複合吸着状態を明らかにした。さらに、血清タンパク質が吸着した表面へ細胞が接着するプロセスを見出し、表面の材料がタンパク質を介して細胞に寄与することを明らかにした。
(II)では、生体内・外でがん細胞を効率よく検出するための材料創製を目的とし、生体・細胞親和性および発光効率の高いナノ粒子を創製した。具体的には、希土類イオンを添加した水酸アパタイトナノ粒子および多孔質シリカナノ粒子の合成法を確立し、形態を制御し、がん細胞と特異的に結合・取込まれる分子をナノ粒子表面へ化学修飾する技術を開発した。その結果、合成したナノ粒子は、可視光励起によりイメージングに十分な赤色発光強度を示した。さらに、希土類イオンの添加・表面化学修飾によりナノ粒子の構造・発光は維持され、がん細胞イメージングに最適なナノ粒子合成法を確立した。
本研究の成果は、医療診断技術(振動子法による生体分子検出、体内診断薬剤による内視鏡診断)への実用が可能である。企業との共同研究推進および特許出願を精力的に推進し、実用化に向けた研究を展開する定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

精力的に研究推進し、細胞と材料の界面の諸現象について有機的にリンクさせることによって、体系的に界面現象を理解することを実現したため、当初の計画以上に進展した。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は、初の計画以上に進展し、医療診断技術(振動子法による生体分子検出、体内診断薬剤による内視鏡診断)への明確な実用が可能である。振動子法による生体分子検出技術については、界面の重量変化と粘弾性変化に加えて、電気化学計測技術を付与した装置開発を実施する予定である。体内診断薬剤による内視鏡診断については、超早期診断と低侵襲治療が一体化した機能をもつ材料創製を実施予定である。その後、企業との共同研究推進および特許の出願を積極的に推進し、実用化に向けた研究を展開する予定である。

Report

(2 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (55 results)

All 2012 2011 2010 Other

All Journal Article (16 results) (of which Peer Reviewed: 16 results) Presentation (37 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Analytical Investigation of Protein-mediation between Biomaterials and Cells2012

    • Author(s)
      Tagaya, M.; Ikoma, T.; Hanagata, N.; Tanaka, J.
    • Journal Title

      Materials Express

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 1-22

    • DOI

      10.1166/mex.2012.1053

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    • Author(s)
      Tagaya, M.; Ikoma, T.; Takeguchi, M.; Hanagata, N.; Tanaka, J.
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 115 Issue: 45 Pages: 22523-22533

    • DOI

      10.1021/jp208104z

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    • Author(s)
      Tagaya M.; Yamazaki, T.; Tsuya, D.; Sugimoto, Y.; Hanagata, N.; Ikoma, T.
    • Journal Title

      Macromolecular Bioscience

      Volume: 11 Issue: 11 Pages: 1586-1593

    • DOI

      10.1002/mabi.201100182

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    • Author(s)
      Okuda, M.; Ogawa, N.; Takeguchi, M.; Hashimoto, A.; Tagaya, M.; Chen, S.; Hanagata, N.; Ikoma, T.
    • Journal Title

      Microscopy and Microanalysis

      Volume: 17 Issue: 5 Pages: 788-798

    • DOI

      10.1017/s1431927611011949

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    • Author(s)
      Tagaya M.; Ikoma, T.; Yoshioka, T.; Tanaka, J.
    • Journal Title

      Journal of Colloid and Interface Science

      Volume: 363 Pages: 456-4648

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    • Author(s)
      Tagaya M.; Ikoma, T.; Yoshioka, T.; Tanaka, J.
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 47 Issue: 29 Pages: 8430-8432

    • DOI

      10.1039/c1cc12058a

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      Tagaya, M.; Ikoma, T.; Hanagata, N.; Tanaka, J.
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      Science and Technology of Advanced Materials

      Volume: 12 Issue: 3 Pages: 34411-34411

    • DOI

      10.1088/1468-6996/12/3/034411

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      Tagaya, M.; Ikoma, T.; Takemura, T.; Managata, N.; Tanaka, J.
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 27 Issue: 12 Pages: 7645-7653

    • DOI

      10.1021/la200621p

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    • Author(s)
      Tagaya, M.; Ikoma, T.; Takemura, T.; Hanagata, N.; Okuda, M.; Yoshioka, T.; Tanaka, J.
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 27 Issue: 12 Pages: 7635-7644

    • DOI

      10.1021/la200008z

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    • Author(s)
      Tagaya M.; Nakagawa, M.
    • Journal Title

      Industrial and Engineering Chemistry Research

      Volume: 50 Issue: 12 Pages: 7398-7402

    • DOI

      10.1021/ie200089n

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  • [Journal Article] Efficient Synthesis of Eu(III)-Containing Nanoporous Silicas2011

    • Author(s)
      Tagaya M.; Ikoma, T.; Yoshioka, T.; Minami, F.; Tanaka, J.
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 65 Issue: 14 Pages: 65-65

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2011.04.011

    • URL

      http://dx.doi.org/

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  • [Journal Article] Hepatocyte Adhesion Behavior on Modified Hydroxyapatite Nanocrystals with Quartz Crystal Microbalance2011

    • Author(s)
      Tagaya M.; Yamazaki, T.; Migita, S.; Hanagata, N.; Ikoma, T.
    • Journal Title

      Bioceramics Development and Applications

      Volume: 1 Pages: 1-4

    • DOI

      10.4303/bda/d110157

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  • [Journal Article] Initial Adhesion Behavior of Fibroblasts onto Hydroxyapatite Nano-crystals2011

    • Author(s)
      Tagaya M.; Ikoma, T.; Takemura, T.; Migita, S.; Okuda, M.; Yoshioka, T.; Hanagata, N.; Tanaka, J.
    • Journal Title

      Bioceramics Development and Applications

      Volume: 1 Pages: 1-4

    • DOI

      10.4303/bda/d110165

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      Tagaya, M., Ikoma, T., Chakarov, D., Kasemo, B., Tanaka, J.
    • Journal Title

      Science and Technology of Advanced Materials

      Volume: 11

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    • Author(s)
      Okuda M., Takeguchi M., Zhu Y., Hashimoto A, Ogawa N., Tagaya M., Chen S., Hanagata N., Ikoma T.
    • Journal Title

      Surface Interface Science

      Volume: 42 Pages: 1548-1551

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      Tagaya, M., Ikoma, T., Migita S., Okuda M., Takemura, T., Hanagata, N., Yoshioka, T., Tanaka, J.
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering B

      Volume: 173 Pages: 176-181

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      Motozuka, S.; Tagaya M.; Ikoma, T.; Yoshioka, T.; Xu, Z.; Kobayashi, T.; Tanaka, J.
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      243^<th> ACS National Meeting & Exposition
    • Place of Presentation
      San Diego Convention Center, California, USA
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      Motozuka, S.; Tagaya M.; Ikoma, T.; Yoshioka, T.; Xu, Z.; Tanaka, J.
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      243^<th> ACS National Meeting & Exposition
    • Place of Presentation
      San Diego Convention Center, California, USA
    • Year and Date
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      Tagaya M.; Ikoma, T.; Yoshioka, T.; Xu, Z.; Motozuka, S.; Kobayashi, T.; Tanaka, J.
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      243^<th> ACS National Meeting & Exposition
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      San Diego Convention Center, California, USA
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      Motozuka, S.; Tagaya M.; Ikoma, T.; Yoshioka, T.; Xu, Z.; Tanaka, J.
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      243^<th> ACS National Meeting & Exposition
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      San Diego Convention Center, California, USA
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      本塚智、森永正彦、多賀谷基博、生駒俊之、吉岡朋彦、許哲峰、田中順三
    • Organizer
      日本セラミックス協会2012年年会
    • Place of Presentation
      京都大学(吉田キャンパス)
    • Year and Date
      2012-03-19
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      多賀谷基博、生駒俊之、吉岡朋彦、許哲峰、南不二雄、田中順三
    • Organizer
      日本セラミックス協会2012年年会
    • Place of Presentation
      京都大学(吉田キャンパス)
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      2012-03-19
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      多賀谷基博、生駒俊之、花方信孝、竹村太郎、吉岡朋彦、田中順三
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      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
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      多賀谷基博、生駒俊之、吉岡朋彦、許哲峰、田中順三
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      2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
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      早稲田大学早稲田キャンパス
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      多賀谷基博
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    • Place of Presentation
      岐阜県岐阜じゅうろくプラザ
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    • Place of Presentation
      新潟県まちなかキャンパス長岡(招待)
    • Year and Date
      2012-01-20
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    • Place of Presentation
      埼玉県埼玉スーパーアリーナ
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      Karla, T.; Tagaya M.; Kobayashi T.
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      5^<th> Symposium on Japan-Mexico USA Consortium for Technological Engineering
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      University of Guanajuato, Gto., Mexico
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      Lopez F.J.; Sugjta, S.; Tagaya M.; Kobayashi, T.
    • Organizer
      5^<th> Symposium on Japan-Mexico USA Consortium for Technological Engineering
    • Place of Presentation
      University of Guanajuato, Gto., Mexico
    • Year and Date
      2011-11-30
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    • Author(s)
      許哲峰、生駒俊之、吉岡朋彦、多賀谷基博、松本令奈、植村寿公、田中順三
    • Organizer
      第33回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都府立総合交流プラザ
    • Year and Date
      2011-11-30
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      竹田龍平、多賀谷基博、生駒俊之、吉岡朋彦、南不二雄、田中順三
    • Organizer
      第33回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都府立総合交流プラザ
    • Year and Date
      2011-11-30
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      2011 Materials Research Society (MRS) Fall Meeting & Exhibit
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      Hynes Convention Center, Boston, U.S.A.
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      2011 Materials Research Society (MRS) Fall Meeting & Exhibit
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      Hynes Convention Center, Boston, U.S.A.
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      2011-11-29
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      神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2011-06-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Immobilization of folic acid on europium(III)-doped nanoporous silica spheres2011

    • Author(s)
      Tagaya, M.; Ikoma, T.; Yoshioka, T.; Minami, F.; Tanaka, J.
    • Organizer
      Joint Conference of the Fifth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics and the 2nd International Conference on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2011-06-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Photoluminescence Properties of Eu-doped Hydroxyapatite Nanocrystals2011

    • Author(s)
      Takeda, R.; Tagaya, M.; Ikoma, T.; Minami, F.; Yoshioka, T.; Tanaka, J.
    • Organizer
      Joint Conference of the Fifth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics and the 2nd International Conference on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2011-06-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of metal-graphite composite particles by milling process2011

    • Author(s)
      Motozuka, S.; Tagaya, M.; Ikoma, T.; Yoshioka, T.; Tanaka, J.
    • Organizer
      Joint Conference of the Fifth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics and the 2nd International Conference on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials
    • Place of Presentation
      神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2011-06-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ粒子診断材料の創製2011

    • Author(s)
      多賀谷基博
    • Organizer
      第2回複合材料創出中都都市エリア官学連携シンポジウム
    • Place of Presentation
      岐阜県岐阜じゅうろくプラザ(招待)
    • Year and Date
      2011-04-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Euドープ水酸アパタイトナノ結晶の合成と発光特性2011

    • Author(s)
      竹田龍平、多賀谷基博、吉岡朋彦、生駒俊之、南不二雄、田中順三
    • Organizer
      第3回 医歯工学イノベーションシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京医科歯科大 歯学部講堂
    • Year and Date
      2011-03-19
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] QCM-R法を用いたアパタイト表面におけるフィブリノーゲンの吸着挙動評価2010

    • Author(s)
      米倉宏、多賀谷基博、吉岡朋彦、生駒俊之、田中順三
    • Organizer
      第32回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      グランドプリンスホテル広島
    • Year and Date
      2010-11-30
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] イメージングのためのユウロピウムドープ多孔質シリカナノ粒子の合成と発光特性2010

    • Author(s)
      多賀谷基博、生駒俊之、吉岡朋彦、南不二雄、田中順三
    • Organizer
      菊32回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      グランドプリンスホテル広島
    • Year and Date
      2010-11-30
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Protein Adsorption and Subsequent Fibroblasts Adhesion on Hydroxyapatite Nanocrystals2010

    • Author(s)
      Tagaya, M., Ikoma, T., Takemura, T., Migita, S., Hanagata, N., Yoshioka, T., Tanaka, J.
    • Organizer
      3rd International Congress on Ceramics (ICC)
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2010-11-16
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 硬組織無機成分である炭酸・水酸アパタイト表面におけるフィブリノーゲン吸着現象の計測2010

    • Author(s)
      米倉宏、多賀谷基博、吉岡朋彦、生駒俊之、田中順三
    • Organizer
      第5回バイオミネラリゼーションワークショップ
    • Place of Presentation
      東京大学農学部 弥生講堂
    • Year and Date
      2010-11-06
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 血清タンパク質吸着表面への生体アパタイト形成挙動の計測と評価2010

    • Author(s)
      多賀谷基博、生駒俊之、吉岡朋彦、田中順三
    • Organizer
      第5回バイオミネラリゼーションワークショップ
    • Place of Presentation
      東京大学農学部 弥生講堂
    • Year and Date
      2010-11-06
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ粒子生体材料の細胞親和性に関する研究2010

    • Author(s)
      多賀谷基博
    • Organizer
      2010昭栄化学工業株式会社-東京工業大学材料工学專攻 研究交流会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2010-09-10
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthesis and characterization of Eu(III)-doped inorganic nanocrystals2010

    • Author(s)
      Tagaya M., Ikoma, T., Takeda, R., Yoshioka, T., Tanaka, J.
    • Organizer
      The 6th International Conference on DV-Xα Method
    • Place of Presentation
      Daejeon, KBSI, Korea
    • Year and Date
      2010-08-04
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Competitive adsorption behavior of fibronectin and albuminand subsequent cell adhesion on hydroxyapatite nanocrystals2010

    • Author(s)
      Tagaya, M., Ikoma, T., Ogawa, N., Takemura, T., Hanagata, N., Yoshioka, T., Tanaka, J.
    • Organizer
      4th International Conference on Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC4)
    • Place of Presentation
      Yokohama, Japan
    • Year and Date
      2010-06-22
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Book] セラミック機能化ハンドブック2011

    • Author(s)
      生駒俊之、多賀谷基博、吉岡朋彦、田中順三
    • Total Pages
      9
    • Publisher
      生体分子を認識・吸着するセラミックスーアパタイト系・表面界面
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks] 下記URLは、最近の研究内容を簡単に紹介したWebページです。

    • URL

      http://ntic.nagaokaut.ac.jp/seeds-collectjon/63.html

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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