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Preparation of 13C-labeled nanographenes and their biodegradibility

Research Project

Project/Area Number 21K19919
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

Niidome Takuro  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (20264210)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 森村 茂  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (20230146)
徐 薇  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (40898813)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywordsナノグラフェン / 安全性 / 生分解性 / NMR / 13C / 炭素同位体 / グラフェン / 13Cラベル
Outline of Research at the Start

ナノグラフェンは燃料電池などの工業材料としてだけではなく、その発光特性や薬物担持能から医療材料としても期待されている。医療材料として用いる場合はその安全性が問題にされ、臓器への蓄積あるいは排泄の有無、また、体内で分解されるのか、されるのであれば、その速度や分解産物を解析する必要がある。そこで本研究では、13C(炭素の安定同位体)ラベルした無水酢酸を原料に、13Cラベルしたナノグラフェンを合成し、動物体内での蓄積、排泄、細胞内での分解、代謝、さらには、微生物による分解を13C-NMRや質量分析を駆使し解析する。

Outline of Final Research Achievements

Safety of nanographenes is an important key for their uses as medical materials. In this study, we synthesized 13C-labeled nanographenes and tried to analyze their biodistributions in animal, excretion, and degradation in the animals and bacteria by 13C-NMR. It showed strong signals of the nanographenes. For biodistribution in mice and degradation by bacteria, the total amount of 13C-labelled nanographene was too low to analyze them. On the other hand, we succeeded in synthesizing nitrogen- and boron-doped nanographenes. Such foreign elements in the nanographenes would be starting points of their degradation. It will be an important clue to understand degradation of nanographenes in animals and environments.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

グラフェンやカーボンナノチューブといった炭素材料は燃料電池などに使われる先端素材として精力的に研究・開発が進められている。また、医用材料としても様々な用途が期待されいるが、その安全性が問題にされている。本研究では13Cラベルすることで、ナノグラフェンの生成や分解を追跡するための基礎技術を提供し、学術的意義は大きい。また。ナノグラフェンの体内での蓄積、分解、排泄の有無に関する情報だけではなく、燃料電池といった産業利用においても、そのその廃棄に伴う環境への負荷という観点から生分解性を調べることを可能にし、社会的意義も大きい。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Effect of Parylene C on the Corrosion Resistance of Bioresorbable Cardiovascular Stents Made of Magnesium Alloy ‘Original ZM10’2022

    • Author(s)
      Sasaki Makoto、Xu Wei、Koga Yuki、Okazawa Yuki、Wada Akira、Shimizu Ichiro、Niidome Takuro
    • Journal Title

      Materials

      Volume: 15 Issue: 9 Pages: 3132-3132

    • DOI

      10.3390/ma15093132

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tailored Structure and Antibacterial Properties of Silica-Coated Silver Nanoplates by Pulsed Laser Irradiation2022

    • Author(s)
      Takeda Emi、Xu Wei、Terakawa Mitsuhiro、Niidome Takuro
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 7 Issue: 8 Pages: 7251-7256

    • DOI

      10.1021/acsomega.1c07058

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Photochemical OFF/ON cytotoxicity switching by using a photochromic surfactant with visible light irradiation2022

    • Author(s)
      Mai Shinohara, Yuya Ashikaga, Sunnam Kim, Tuyoshi Fukaminato, Wei Xu, Takuro Niidome, Seiji Kurihara
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 7 Issue: 7 Pages: 6093-6098

    • DOI

      10.1021/acsomega.1c06473

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Photo-control of cellular uptake by the selective adsorption of spiropyran derivatives on albumin2022

    • Author(s)
      Mai Shinohara, Wei Xu, Sunnum Kim, Tsuyoshi Fukaminato,Takuro Niidome, Seiji Kurihara
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 51 Issue: 6 Pages: 594-597

    • DOI

      10.1246/cl.220082

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sirolimus Release from Biodegradable Polymers for Coronary Stent Application: A Review2022

    • Author(s)
      Xu Wei、Sasaki Makoto、Niidome Takuro
    • Journal Title

      Pharmaceutics

      Volume: 14 Issue: 3 Pages: 492-492

    • DOI

      10.3390/pharmaceutics14030492

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 有機溶媒分散グラフェン量子ドットの抗菌活性2022

    • Author(s)
      河野杏奈, 馬場達也, 徐 薇, 新留琢郎
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会 2022 年度九州ブロック研究発表会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] バイオマテリアルとしてのナノグラフェン:その合成と抗菌抗ウイルス剤としての利用2022

    • Author(s)
      新留琢郎、河野杏奈 、沢田紗彩花 、馬場達也1、佐々木誠 、徐 薇
    • Organizer
      第44回 日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of Antibacterial Activity of Silica-Coated Silver Nanoplates by Light2021

    • Author(s)
      Takuro Niidome, Emi Takeda, Mitsuhiro Terakawa
    • Organizer
      8th Asian Biomaterial Conference
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Antibacterial and Antiviral Activity of Graphene Quantum Dots2021

    • Author(s)
      Wei Xu, Anna Kawano, Tatsuya Baba , Takuro Niidome
    • Organizer
      8th Asian Biomaterial Conference
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] グラフェン量子ドットを混合した生分解性ポリマーの抗菌活性2021

    • Author(s)
      河野杏奈,馬場達也,徐 薇,新留琢郎
    • Organizer
      第43回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 医療材料としてのシルクフィブロイン2021

    • Author(s)
      新留琢郎
    • Organizer
      つくば医工連携フォーラム2022
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.chem.kumamoto-u.ac.jp/~niidome/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 新留研究室研究紹介

    • URL

      http://www.chem.kumamoto-u.ac.jp/~niidome/

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 特許2021

    • Inventor(s)
      新留琢郎、徐 薇
    • Industrial Property Rights Holder
      新留琢郎、徐 薇
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-128289
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-07-13   Modified: 2024-01-30  

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