Synthesis of rare-earth doped surface-modified metal oxide nanoparticle to investigate the mass transfer in cells
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20H02514
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27020:Chemical reaction and process system engineering-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
高見 誠一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40311550)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武田 志乃 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学研究所 放射線規制科学研究部, 上席研究員 (00272203)
沼子 千弥 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (80284280)
佐藤 和好 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40437299)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
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| Keywords | 金属酸化物ナノ粒子 / 蛍光 / 水熱合成 / 酸化物ナノ粒子 / 細胞内動態 / 蛍光ナノ結晶 / 希土類添加 / ナノ粒子 / 細胞 / 表面修飾 / 細胞取り込み / 希土類ドープ酸化物 / 流通式装置 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究申請では、蛍光を発する金属酸化物ナノ結晶をトレーサとして用いた細胞内部における物質移動ダイナミクスの評価に挑戦するため、反応工学的アプローチを駆使して非平衡に近い水熱合成場における酸化物ナノ結晶への希土類元素の添加条件を明らかにするとともに、蛍光酸化物ナノ結晶合成原料の開発、生体内分散の実現、ナノ結晶の細胞内導入と細胞内ダイナミクスの観察に挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、昨年度までに水熱合成法の開発および蛍光評価を進めてきたLu3Al5O12 (LuAG)ナノ粒子について、Ce以外の元素の添加による多色発光を試みるとともに、水中分散を目的とするポリマー修飾粒子の合成手法の開発を行った。多色発光については、従来までに行ってきたCeドープによる400 nm付近での発光に加え、他の希土類元素の添加による異なる波長域における発光を試みた。原料水溶液に酢酸プラセオジウムないし酢酸ユーロピウムを加えることでPr3+ないしEu3+イオンのドープを行った。その結果、Pr3+の5d-4f遷移に由来する300 nm程度の蛍光と、Eu3+の4f-4f遷移に由来する700 nm程度の傾向を実現できた。合成されたナノ粒子の大きさはいずれもpHに依存して10 ~ 50 nm程度であり、マトリックスの材料、サイズが同様でドーパント元素を変えることで青、緑、赤色の蛍光を示す酸化物ナノ粒子の水熱合成を実現した。一方、ポリマー修飾については、原料水溶液にPEGを加えて水熱合成を行った。その結果、結晶相としてはLuAGの結晶相をもち、10~50 nmの粒子径を持つナノ粒子を合成することに成功した。熱重量分析の結果、PEGを共存させずに合成したナノ粒子と比べて高温下で重量減少が大きく、PEGの複合化が示された。また、動的光散乱法で凝集径を評価すると、原料水溶液中のPEG濃度の増加に伴い凝集径が減少したことから、分散性の向上にもつながることが明らかとなった。一方、PEG共存下で合成したCeドープLuAGナノ粒子は蛍光を示さなかったことから、Ceのドープ容態の変化やLuAGの表面準位などに影響があったと考える。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
