| Project/Area Number |
20J20027
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
山田 伊織 長岡技術科学大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 無機／有機複合体 / バイオセラミックス / リン酸カルシウム / ハイドロキシアパタイト / リン酸八カルシウム / 層状構造 / セラノスティクス / バイオマテリアル / 水酸アパタイト |
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| Outline of Research at the Start |
層状構造を持ち，身体に安全なリン酸八カルシウム(OCP)に対して，毒性が低く可視光の照射による赤色発光を持つユウロピウム(III)イオン(Eu)と，がん細胞を死滅させることができる一重項酸素を光照射により生成するポルフィリン(Por)を導入することで，診断と治療を両立する生体に優しい粒子を創製する。この粒子の表面に，がん細胞と結合する分子を修飾することで，がん細胞にのみ高濃度に粒子を集積させ，その後，粒子に可視光を照射することで発生する赤色光による診断と，一重項酸素による治療を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
微小がん部位の診断と治療を両立する生体安全性の高いリン酸カルシウム(CP)/有機複合体の創製を目指し研究を推進している。これまでに診断への応用を可能とする発光種としてEu3+に着目し，リン酸八カルシウム(OCP)のCa2+へのEu3+ドープと，OCP水和層のコハク酸イオンによる修飾の両立，及び，光線力学療法と蛍光診断に利用可能なメチレンブルー(MB)のハイドロキシアパタイト(HA)への固定化を達成した。
前者においては，コハク酸イオンの修飾が濃度消光を抑制し，Eu3+周囲の対称性が低下し，遷移がより許容され，Eu3+の発光強度・効率を増大することが見出された。また，人の血漿中の無機イオン濃度を模倣した擬似体液中で，一週間以上コハク酸イオンの徐放が確認され，その挙動はEu3+の有無により制御可能だった。目視，及び，蛍光顕微鏡で観測可能な赤色発光が観測され，この粒子を取り込んだがん細胞を蛍光顕微鏡で観察できた。
後者においては，合成時のP/Caモル比が高い場合，炭酸イオン含有量が低下し，HA表面にMBと相互作用可能なリン酸イオンが露出し，MB固定量が増加した。1O2はMBモノマーによって生成され，MBが水素結合を形成すると1O2生成よりも蛍光による失活が優先される。このことを利用し，会合状態・1O2生成効率・蛍光強度から，P/Caモル比が非常に高い場合HA表面のMBが水素結合を多く形成していた。つまり，粒子表面を制御することで，MBの光機能を最適化できることが見出された。この粒子は赤色蛍光を持っており取り込んだがん細胞を細胞毒性なく蛍光顕微鏡で観察できた。また，粒子を添加したがん細胞に対して赤色光を照射したところ，1O2によってがん細胞の一部が死滅した。
以上より診断と治療を両立するCP粒子の創製と光機能種(Eu3+やMB)の存在状態とその機能の関係性を見出している。
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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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