| Project/Area Number |
22K15260
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
田中 佑樹 千葉大学, 大学院薬学研究院, 助教 (50824041)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | ナノ物質 / ICP-MS / フィールド・フロー・フラクショネーション |
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| Outline of Research at the Start |
ナノ物質の細胞内取り込み量や経路は大きさ、形状によって変化することが示唆されており、生体影響を評価するにはナノ物質の種類だけでなく大きさや形状も考慮する必要がある。本研究では銀、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、二酸化ケイ素など身近に使用されるナノ物質に対して、asymmetric flow field-flow fractionation (AF4)によるサイズ、形状ごとの分離と高感度の元素分析装置であるICP質量分析計によるナノ物質の検出を組み合わせたAF4-ICP-MSの構築を目指す。本手法によって化学組成、大きさに加えて形状まで考慮したナノ物質の生体内動態解明が期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに実施したシリカナノ粒子のサイズ分級と培養細胞による取り込みを評価した実験の結果は国際学術誌（Archives of Toxicology）に投稿し、掲載された。
今年度は非対称フロー型のフィールド・フロー・フラクショネーション（AF4）とICP質量分析計（ICP-MS）を組み合わせたAF4-ICP-MSによる、ナノ粒子の形状分級を試みた。同体積で形状の異なる金ナノ粒子、ナノプレート、ナノロッドを用意し、分離を試みたが、AF4では拡散係数の差異が小さく分離して検出することが難しかった。一方、一粒子ごとに分析を行うsingle particle ICP-MS（spICP-MS）法を適用したところ、同体積のため差異が見られないと想定されたナノ粒子、ナノプレート、ナノロッドにおいて信号強度が大きく異なり形状の識別が可能であることが示唆された。この結果は、形状の違うナノ粒子のICPにおけるイオン化効率が異なっていることに由来すると考えられた。
また、AF4-ICP-MSを用いて、培養細胞が亜セレン酸と塩化水銀から生合成するセレン化水銀（HgSe）のバイオジェニックナノ粒子の測定を試みた。培養時間の増加とともに直径200nm以下のHgSeナノ粒子の合成量が増加することが明らかになった。また、HgSeを含むcell lysateをプロテアーゼ処理すると、10~100nmの粒子の形成が見られたことから、細胞内のHgSeバイオジェニックナノ粒子はリソソーム内でHgSeコロイドが結合したタンパク質が分解されることで生じる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度に引き続き、学会発表による成果の発信を行い、これまでの成果を学術雑誌に投稿することができた。サイズ分級については、当初の計画では難しいことが示唆されたが、代替法としてspICP-MSが有効であることを示した。AF4-ICP-MSによるサイズ分級について、分離チャネルの種類を変更して実施することも可能であると考えたが、機器（チャネル）の準備に時間を要し、具体的な検討は実施できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
AF4のマイクロチャネルを用意することができたので、従来の分離チャネルとの比較を行いながら、再度、金ナノ粒子の形状分級について検討する。また、結晶系（二酸化チタンのルチル型、アナターゼ型）ごとに分級し、測定する方法を検討する。さらに応用研究として、酸化鉄ナノ粒子のサイズ分級を行い、酸化鉄ナノ粒子を含む医薬品（肝臓のMRI造影剤リゾビスト）について粒径やイオン含有量など品質に係る物性評価を行う。上記の二酸化チタン、金、酸化鉄について培養細胞を用いてサイズ、形状、結晶系ごとの取り込み効率の測定と毒性学的な検査を組み合わせた評価を実施する。
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