Study on magnetization dynamics of magnetic beads for advanced bioengineering
| Project/Area Number |
23K17750
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
吉田 敬 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (30380588)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 磁性ビーズ / マルチコア / 磁化ダイナミクス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、マイクロマグネティクス解析、高度な磁化ダイナミクスの計測実験、これらによって得られる大量なデータの解析を行うことで、磁性ビーズを用いた高度バイオエンジニアリングの実現に必要な基盤技術である「ナノ～マイクロメートルサイズのマルチコア磁性ビーズの磁化ダイナミクス現象の解明」と「バイオエンジニアリング応用磁性ビーズの設計指針の確立」に挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、「ナノ～マイクロメートルサイズのマルチコア磁性ビーズの磁化ダイナミクス現象の解明」を第一の研究目的とする。次に、この結果を基にした「バイオエンジニアリング応用磁性ビーズの設計指針の確立」を第二の研究目的としている。
本年度は、「ナノ～マイクロメートルサイズのマルチコア磁性ビーズの磁化ダイナミクス現象の解明」に向け、マイクロマグネティクス解析および観察実験および磁化ダイナミクス計測実験を実施した。詳細な内容は以下に示す。
【解析】磁気双極子相互作用を考慮したマイクロマグネティクスのプログラムコードを開発し、マルチコア磁性ビーズの磁化ダイナミクス解析を行った。得られた結果を磁気双極子相互作用磁界に着目して分析することで、マルチコア磁性ビーズの励起磁界強度・励起周波数に対する磁化ダイナミクスを明らかにした。これらの解析は、学内共同教育研究センターのスパーコンピュータを利用して効率よく実行した。
【実験】学内共同教育研究センターのTEMを使用して、実験で使用する磁性ビーズ（シングルコア磁性ビーズ、マルチコア磁性ビーズ）の観察を行い、物理的な一次粒径サイズ、二次粒径サイズの確認を行った。また、シングルコア磁性ビーズとマルチコア磁性ビーズの磁化ダイナミクスの計測実験を行った。実験結果と解析結果の比較を今後行う予定である。
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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
当初の計画通り、マルチコア磁性ビーズの解析および磁化ダイナミクスの計測実験が実施できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
マイクロマグネティクス解析を継続して実施すると同時に、磁化ダイナミクス計測実験結果との比較を行い、磁性ビーズの物理パラメータの同定を行う。次に、マルチコア磁性ビーズの磁化ダイナミクスのモデル化を行い、「マルチコア磁性ビーズの磁化ダイナミクス現象の解明」を行う。
次に、この結果を基にした「バイオエンジニアリング応用磁性ビーズの設計指針の確立」を行う。具体的には、等価的な磁気の大きさと応答性を、マルチコア磁性ビーズを構成する磁性ナノ粒子のコア径、コア間の距離およびマルチコア磁性ビーズの流体力学径をパラメータとして定量化する。これにより、それぞれのバイオ応用に最適なマルチコア磁性ビーズの設計指針を確立する。
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Report
(1 results)
Research Products
(18 results)
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[Journal Article] Development of high-efficiency superparamagnetic drug delivery system with MPI imaging capability2024
Author(s)
Shi Bai, Xiao-Dan Zhang, Yu-Qi Zou, Yu-Xi Lin, Zhi-Yao Liu, Ke-Wen Li, Ping Huang, Takashi Yoshida, Yi-Li Liu, Ming-Shan Li, Wei Zhang, Xiao-JuWang
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Journal Title
Frontiers in Bioengineering and Biotechnology
Volume: 12
Pages: 1382085-1382085
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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