Bioactive gas pump-probe method elucidates the relationship of nitric oxide diffusion with vascular function
| Project/Area Number |
21K18192
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
古川 修平 京都大学, 高等研究院, 教授 (90452276)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猪瀬 朋子 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (10772296)
亀井 謙一郎 京都大学, 高等研究院, 研究員 (00588262)
雲林院 宏 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (40519352)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥25,870,000 (Direct Cost: ¥19,900,000、Indirect Cost: ¥5,970,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
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| Keywords | 多孔性材料 / 一酸化窒素 / ポンプ・プローブ法 / ナノワイヤ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究「生体ガスポンプ・プローブ法を用いた一酸化窒素拡散挙動と血管機能相関の可視化」では、血管機能の制御・改善に向け、一酸化窒素(NO)を放出する多孔性ナノ粒子を用いて、単一細胞内・血管組織におけるNOの拡散ダイナミクス及び空間分布情報とNOにより惹起される細胞機能の相関を可視化し、生体内NOの真の挙動を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
心疾患と脳血管疾患は、長年日本における死因の第2,3位を占めており、今後社会の高齢化が加速する中で、その治療は公衆衛生上最も重要な課題の一つである。生体内で産生される一酸化窒素（NO）は、血管弛緩・拡張を惹起することが知られており、その効果を活用した治療薬への応用が期待されている。しかしながら、現在の治療法ではNOを体内の狙った場所へ伝達することが困難であり、今後NOをより汎用性の高い治療薬として活用するためには、治療部位でのNOガス拡散の時空間的挙動と血管機能の相関を解明し、必要最低限のNOの利用へとつなげる必要がある。 本研究「生体ガスポンプ・プローブ法を用いた一酸化窒素拡散挙動と血管機能相関の可視化」では、血管機能の制御・改善に向け、一酸化窒素 (NO)を放出する多孔性ナノ粒子を用いて、単一細胞内・血管組織におけるNOの拡散ダイナミクス及び空間分布情報とNOにより惹起される細胞機能の相関を可視化し、生体内NOの真の挙動を明らかにする。 今年度は、前年度に成功したNOF-1のナノ粒子をコートした銀ナノワイヤーを用いて、光によるプラズモン熱によりNOが発生可能であることを蛍光顕微鏡で確認した。さらにNOF-1コート銀ナノワイヤーを用いた単一細胞内視鏡技術により、単一細胞内においてNOの発生を光刺激により制御することに成功した。さらに、プラズモン熱によるNO放出の効率を向上させるため、より小さい粒子径をもつ金属体多面体（MOP)を用いた新しいNO放出材料の合成を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、昨年度に成功した多孔性金属錯体を銀ナノワイヤーに固定する手法を拡張子、NO放出多孔性金属錯体であるNOF-1をコートした銀ナノワイヤーからの光刺激によるNO放出を蛍光顕微鏡を用いて確認した。さらに、その発生が光によるプラズモン熱の発生と、熱によるNO放出であることを確認した。このNOF-1コート銀ナノワイヤーを用いて、単一細胞内視鏡技術により細胞内におけるNO放出も蛍光顕微鏡により確認した。
一方で、新しいNO放出多孔性金属錯体である金属錯体多面体（MOP)の合成にも着手した。これまでのNOF-1のナノ粒子とは異なり、MOPは分子でありサイズが1桁以上小さい（約３nm)程度、そのため銀ナノワイヤーからのプラズモン熱によるNO放出効率がさらに上がることが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度成功した単一細胞内におけるNO放出と、次年度開発予定のNO検出法を組みわせることで、生体ガスポンプ・プローブ法の開発を進める。さらに、平滑筋細胞と組み合わせることで、実際に放出されたNOが平滑筋の形態変化に与える影響を詳細に調べる。
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Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
