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光の音響的・機械的作用を用いた薬剤動態観測・薬剤輸送一体型技術の開発

Research Project

Project/Area Number 13J03171
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Medical systems
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

角井 泰之  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords光音響波 / 光超音波 / フォトメカニカル波 / レーザー誘起応力波 / 薬剤輸送 / 薬剤動態 / 診断・治療一体 / 血管 / 光音響イメージング / 光ファイバー / 血管イメージング
Outline of Annual Research Achievements

本年度は,薬剤のイメージング,そして薬剤の輸送と動態観測の一体型技術に関して動物実験を実施し,開発技術の有用性を検討した.まず,薬剤動態観測の実験として,光音響イメージング法の造影剤かつ光線力学的治療の光感受性薬剤として機能するインドシアニングリーン内包生分解性ナノ粒子(ICGラクトソーム)を使用し,腫瘍血管を経由してマウス皮下腫瘍へ輸送される同薬剤,そして光線力学的治療による薬剤の光褪色と抗腫瘍作用の機序の一つである血管閉塞を光音響イメージングにより捉えた.その結果は,これら診断と治療の組み合わせが重要であることを示唆した.次に,薬剤(エバンスブルー)を投与した皮下腫瘍マウスを対象に,低エネルギーパルス光により薬剤の光音響イメージングを,高エネルギーパルス光により腫瘍への薬剤輸送促進を目的としたフォトメカニカル波適用を行った.その結果,適用群における薬剤由来の光音響信号の振幅は非適用群(薬剤投与のみ)に対して有意に高くなり,フォトメカニカル波による薬剤輸送促進効果が示された.また,フォトメカニカル波適用後の光音響信号の振幅は個体ごとに大きくばらつき,輸送薬剤の分布をその場で観測することの重要性が示された.最後に,本技術の応用を視野に入れた発展のため,血管の光イメージングに精通するUniversity of California, IrvineのProf. Bernard Choi氏の研究室で,治療時の血流を迅速に観測可能な小型・軽量なレーザースペックルイメージング装置を開発した.これは本技術による血液から標的組織への薬剤の移行の制御,また治療効果の予測と判定に役立ち,高効率・低副作用の薬剤治療を支援する.以上より,本技術は標的組織の薬剤分布のイメージングと制御を可能にし,重要疾患に対する薬剤治療効果の向上に貢献できる.従って,本研究成果は社会的に大きな意義があると言える.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学アーバイン校 ベックマンレーザー研究所(米国)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Theranostic system for drug delivery and pharmacokinetic imaging based on nanosecond pulsed light-induced photomechanical and photoacoustic effects2015

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsunoi, Shunichi Sato, Satoko Kawauchi, Yusuke Akutsu, Yoshihiro Miyagawa, Koji Araki, Akihiro Shiotani, Mitsuhiro Terakawa
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 54 Issue: 11 Pages: 116601-116601

    • DOI

      10.7567/jjap.54.116601

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Compact acoustic-resolution photoacoustic imaging system with fiber-based illumination2014

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsunoi, Shunichi Sato, Ryota Watanabe, Satoko Kawauchi, Hiroshi Ashida, Mitsuhiro Terakawa
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: Vol.53 Issue: 12 Pages: 126701-126701

    • DOI

      10.7567/jjap.53.126701

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] インドシアニングリーン (ICG)内包生分解性ナノ粒子を用いたマウス皮下腫瘍の光音響学的診断と光線力学的治療2015

    • Author(s)
      角井泰之, 佐藤俊一, 川内聡子, 宮川義弘, 荒木幸仁, 塩谷彰浩, 原功, 小関英一, 寺川光洋
    • Organizer
      第25回日本光線力学学会学術講演会
    • Place of Presentation
      京王プラザホテル(東京都・新宿区)
    • Year and Date
      2015-07-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Photoacoustic imaging of subcutaneous tumor in mice and its vascular response to photodynamic effect using indocyanine green-labeled biodegradable nanocarrier2015

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsunoi, Shunichi Sato, Ryota Watanabe, Satoko Kawauchi, Yoshihiro Miyagawa, Daisuke Mizokami, Nobuaki Tanaka, Koji Araki, Akihiro Shiotani, Toshiya Takemura, Mitsuhiro Terakawa
    • Organizer
      European Conferences on Biomedical Optics 2015
    • Place of Presentation
      Munich(Germany)
    • Year and Date
      2015-06-21
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Theranostics based on nanosecond laser pulses enabling photomechanical drug delivery and photoacoustic imaging for pharmacokinetics2015

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsunoi, Shunich Sato, Ryota Watanabe, Satoko Kawauchi, Yoshihiro Miyagawa, Koji Araki, Akihiro Shiotani, Toshiya Takemura, Mitsuhiro Terakawa
    • Organizer
      5th Asian and Pacific-Rim Symposium on Biophotonics
    • Place of Presentation
      Yokohama(Japan)
    • Year and Date
      2015-04-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Integrated System for photomechanical drug delivery and photoacoustic imaging of pharmacokinetics2015

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsunoi, Shunichi Sato, Ryota Watanabe, Satoko Kawauchi, Yoshihiro Miyagawa, Daisuke Mizokami, Nobuaki Tanaka, Koji Araki, Akihiro Shiotani, Toshiya Takemura, Mitsuhiro Terakawa
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2015 Biomedical Optics
    • Place of Presentation
      San Francisco (USA)
    • Year and Date
      2015-02-07 – 2015-02-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Integrated system for drug delivery and its imaging by the use of nanosecond pulsed laser-induced photomechanical and photoacoustic effects2014

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsunoi, Shunichi Sato, Ryota Watanabe, Satoko Kawauchi, Yoshihiro Miyagawa, Daisuke Mizokami, Nobuaki Tanaka, Koji Araki, Akihiro Shiotani, Toshiya Takemura, Mitsuhiro Terakawa
    • Organizer
      Biomedical Molecular Imaging 2014
    • Place of Presentation
      Taipei (Taiwan)
    • Year and Date
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ秒パルスレーザー光の機械的・音響的作用を用いた薬剤輸送とその動態観測を目的とした統合システムの開発2014

    • Author(s)
      角井泰之, 佐藤俊一, 渡辺了太, 川内聡子, 宮川義弘, 溝上大輔, 田中伸明, 荒木幸仁, 塩谷彰浩, 竹村俊哉, 寺川光洋
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2014
    • Place of Presentation
      筑波大学東京キャンパス文京校舎(東京都・文京区)
    • Year and Date
      2014-11-05 – 2014-11-07
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a Compact Acoustic-resolution Photoacoustic Imaging System with Fiber-based Illumination and Its Application to Vascular Imaging2014

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsunoi, Shunichi Sato, Ryota Watanabe, Satoko Kawauchi, Hiroshi Ashida, Mitsuhiro Terakawa
    • Organizer
      Biomedical Imaging and Sensing Conference 2014
    • Place of Presentation
      Yokohama (Japan)
    • Year and Date
      2014-04-22 – 2014-04-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 光ファイバーを用いた小型・軽量な光音響顕微イメージング装置の開発2013

    • Author(s)
      角井泰之, 佐藤俊一, 渡辺了太, 川内聡子, 芦田廣, 寺川光洋
    • Organizer
      第11回医用分光学研究会
    • Place of Presentation
      福井(日本)
    • Year and Date
      2013-12-07
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 光音響イメージング法によるラット熱傷皮膚組織中のアルブミン動態観測2013

    • Author(s)
      角井泰之, 佐藤俊一, 川内聡子, 芦田廣, 齋藤大蔵, 寺川光洋
    • Organizer
      第39回日本熱傷学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      名護(日本)
    • Year and Date
      2013-06-07
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 光音響顕微イメージング法によるラット熱傷モデルにおけるアルブミンの動態観測2013

    • Author(s)
      角井泰之, 佐藤俊一, 渡辺了太, 川内聡子, 齋藤大蔵, 芦田廣, 寺川光洋
    • Organizer
      日本超音波医学会第86回学術集会
    • Place of Presentation
      大阪(日本)
    • Year and Date
      2013-05-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Acoustic-resolution photoacoustic microscopy of serum albumin in rat burned skin2013

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsunoi, Shunichi Sato, Ryota Watanabe, Satoko Kawauchi, Daizoh Saitoh, Hiroshi Ashida, Mitsuhiro Terakawa
    • Organizer
      European Conferences on Biomedical Optics 2013 (ECBO 2013)
    • Place of Presentation
      ミュンヘン(ドイツ)
    • Year and Date
      2013-05-12
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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